Mae astudiaeth newydd yn seiliedig ar nanotechnoleg yn cynhyrchu gobaith ar gyfer trin anafiadau a methiant acíwt i'r arennau.
Mae arennau yn organ hanfodol hanfodol sy'n cyflawni swyddogaethau hanfodol yn y corff. Mae'n tynnu gwastraff a dŵr ychwanegol o'n llif gwaed i gynhyrchu wrin sydd wedyn yn llifo o'r arennau i'r bledren drwy'r wreterau. Rhaid i'r gwastraff hwn sy'n cael ei gynhyrchu yn ein corff ar ôl i gyhyrau a bwydydd dorri i lawr yn normal gael ei daflu a'i ysgarthu'n effeithlon.
Yn acíwt methiant yr arennau, a elwir bellach yn Anafiadau Acíwt i'r Arennau (AKI) mae gwastraff nitrogenaidd yn cronni'n gyflym ac mae allbwn wrin yn lleihau hy mae'r corff yn cael trafferth cynhyrchu wrin. Mae hyn yn digwydd o fewn cyfnod byr o amser (dyddiau neu hyd yn oed oriau) ar ôl i'r afiechyd gychwyn gan achosi cymhlethdodau difrifol. Prif achos AKI yw straen ocsideiddiol sy'n digwydd oherwydd cydbwysedd cynhyrfus rhwng radicalau rhydd ac amddiffynfeydd gwrth-ocsidydd sy'n deillio o gynnydd mewn cynhyrchion gwastraff sy'n cynnwys ocsigen gan achosi difrod i lipidau, proteinau a phroteinau. DNA. Mae'r senario hwn yn achosi llid ac yn datblygu clefyd yr arennau. Yna mae siawns uchel o ddatblygu clefydau cardiofasgwlaidd a chanser. Dyna pam y gwyddys bod bwydydd ac atchwanegiadau sy'n llawn gwrthocsidyddion yn amddiffyn rhag effeithiau niweidiol cynhyrchion gwastraff sy'n cynnwys ocsigen. Pan fydd difrifoldeb clefyd yr arennau yn datblygu, mae angen therapïau cymorth fel ailhydradu a dialysis ac efallai y bydd angen trawsblaniad aren hyd yn oed. Nid oes iachâd ar gael ar gyfer AKI sy'n golygu ei fod yn gyfrifol am filiynau o farwolaethau bob blwyddyn.
Mae amddiffyn a thrin arennau anafedig yn parhau i fod yn her enfawr mewn meddygaeth. Mae cyffur gwrthocsidiol NAC (N-acetylcysteine) o'r farn bod y safon aur yn cael ei ddefnyddio'n gyffredinol i amddiffyn yr arennau rhag gwenwyndra yn ystod gweithdrefnau ond mae bio-argaeledd y cyffur hwn yn wael ac felly mae ei effeithiolrwydd yn gyfyngedig.
Dull nanotechnoleg ar gyfer therapi
Mae cymhwyso nanotechnoleg mewn dulliau biofeddygol gan gynnwys therapi wedi cynyddu'n gyflym yn y degawdau diwethaf. Ond mae ceisiadau o'r fath wedi dangos cyfyngiad wrth drin afiechydon yr arennau. Mewn astudiaeth newydd, mae gwyddonwyr o UDA a Tsieina wedi disgrifio dull ataliol newydd ar gyfer atal AKI a'i drin trwy ddefnyddio nanotechnoleg sy'n cynnwys ffurfiau hunan-gydosod bach sy'n mesur dim ond biliynfed o fetr mewn diamedr. Cynlluniwyd a datblygwyd y siapiau hyn gan ddefnyddio'r dull nanotechnoleg o'r enw 'origami DNA' ym mha baru sylfaen o bedwar DNA niwcleotidau yn cael ei ddefnyddio i beiriannu a gwneuthur yr hyn a elwir DNA nanostrwythurau origami (DONs). Yna gellir defnyddio'r nanostrwythurau hyn - naill ai siâp trionglog, tiwbaidd neu hirsgwar - ar gyfer cyflawni tasgau amrywiol y tu mewn i'r corff. Mae pensaernïaeth o'r fath nanostrwythurau yn ddelfrydol ar gyfer systemau byw oherwydd eu bod yn sefydlog ac mae ganddynt wenwyndra isel ac imiwnogenedd.
DNA mae nanostrwythurau origami yn hunan-ymgynnull ac yn clymu ar wahanol rannau o'r arennau ac yn ffurfio haen amddiffynnol o'u cwmpas. Gwelwyd hyn wrth asesu eu dosbarthiad ffisiolegol gan ddefnyddio delweddu meintiol yn ôl tomograffeg allyriadau positron (PET). Cyhoeddir eu hastudiaeth yn Peirianneg Biofeddygol Natur. Paratôdd y grŵp amrywiol DNA strwythurau origami a hefyd yn cael eu defnyddio radio labelu i astudio eu hymddygiad yn aren llygoden tra'n eu dadansoddi gan ddefnyddio delweddu PET. Gwelwyd eu bod yn cronni mewn arennau llygod iach yn ogystal â'r rhai oedd ag AKI.
Dangosodd yr astudiaeth sut DNA mae nanostrwythurau origami yn gweithredu fel amddiffynnydd arennau cyflym (o fewn 2 awr yn unig) a gweithgar iawn ac roeddent hefyd yn therapiwtig wrth leddfu symptomau AKI. Ar ôl archwilio eu dosbarthiad amser real gan ddefnyddio sgan PET, gwelwyd bod nanostrwythurau hirsgwar yn arbennig yn fwyaf llwyddiannus o ran amddiffyn yr arennau yn yr un modd ag y byddai cyffur safonol yn ei wneud. Mae'r strwythurau hyn yn olrhain cynhyrchion gwastraff sy'n cynnwys ocsigen ac yn inswleiddio'r celloedd rhag difrod oherwydd straen ocsideiddiol. Maent yn helpu i gynnal cydbwysedd radicalau rhydd ac amddiffynfeydd gwrthocsidiol yn yr aren ac o'i chwmpas gan leihau a lleddfu straen ocsideiddiol sef prif ffynhonnell a symptom AKI. Mae'r mesurau a gymerir gan DONs yn atal clefyd yr arennau rhag datblygu. Profwyd DONs ar gelloedd aren llygod byw a chelloedd arennau embryonig dynol. Roedd y strwythurau hyn yn gweithredu fel gard amddiffynnol ac yn gwella swyddogaeth yr arennau yn AKI yr un mor effeithiol â therapïau cyffuriau traddodiadol yn enwedig cyffuriau NAC ar gyfer AKI.
Roedd strwythurau origami DNA yn bresennol yn barhaus mewn arennau, ac mae awduron yn awgrymu bod hyn oherwydd nifer o ffactorau gan gynnwys ymwrthedd DONs i ensymau treulio ac osgoi gwyliadwriaeth system imiwnedd. Yn ffisiolegol, aseswyd gwelliant yng ngweithrediad yr arennau trwy nodi lefelau creatinin serwm a nitrogen wrea gwaed ac roedd yn amlwg bod gwelliant sylweddol yn swyddogaeth ysgarthu'r arennau o'i gymharu â therapi cyffuriau safonol.
Mae’r astudiaeth amlddisgyblaethol hon yn cyfuno arbenigedd nanofeddygaeth a delweddu in-vivo a dyma’r gyntaf erioed i ymchwilio i ddosbarthiad DNA nanostrwythurau mewn system fyw trwy olrhain eu hymddygiad yn fyw. Mae gan DONs wenwyndra isel ym mhrif organau'r corff sy'n eu gwneud yn ddelfrydol ar gyfer defnydd clinigol mewn pobl. Mae'r dechnoleg fodern hon yn sylfaen gref a all ddarparu amddiffyniad lleol i arennau rhag AKI a gellir ei defnyddio i ddylunio dulliau therapiwtig newydd ar gyfer trin AKI a chlefydau eraill yr arennau. Gallai datrysiad ar gyfer clefydau'r arennau ddod yn realiti i gleifion sy'n dioddef o anaf acíwt i'r arennau. Mae'r astudiaeth yn ychwanegu at botensial nanostrwythurau rhaglenadwy therapiwtig y gellir eu defnyddio ar gyfer danfon cyffuriau wedi'u targedu ac atgyweirio organau a meinwe yn y corff.
***
Ffynhonnell (au)
Roedd Jiang D et al. 2018. DNA gall nanostrwythurau origami ddangos defnydd arennol ffafriol a lleddfu anaf acíwt i'r arennau. Peirianneg Biofeddygol Natur. 2 (1). https://doi.org/10.1038/s41551-018-0317-8
***
