半岛全站随着科学技术的发展,人类对微观世界的研究越来越深。在20世纪90年代,纳米技术问世,使得人类可以研究1~100nm内电子、原子和分子的运动规律,并生产一系列纳米级的工具,如纳米芯片等。随着纳米技术的不断发展,与其他学科产生了交叉,并衍生了一系列新学科,如纳米物理、化学以及今日的主角,纳米医学半岛全站。
目前,人类对肾脏疾病发生发展机制的认识显著增加,但并未有较多靶向器官或细胞的治疗用于临床。慢性肾脏病(CKD)的治疗方案,更多的是改善患者的风险因素,如血压、血糖等;对于免疫介导的肾病,则采用免疫抑制治疗,但却可能造成患者整体免疫力下降;对于急性肾损伤(AKI)则以预防为主,并没有较好的特异性治疗方案。
2023年7月刊的Curr Opin Nephrol Hypertens.发布了一项来自美国西北大学研究团队的综述。该团队认为,纳米医学可以通过改善药物的特性,增加其靶向能力,从而增加疗效,降低不良事件的发生风险。
纳米技术可以生产各种类型的“纳米胶囊”,又称纳米颗粒,其大小、亲水性都可以定制,从而改变药物的药代动力学和靶向性(图1)。
备注:图1 a 脂质纳米颗粒,可形成直径较小(2~20nm)的脂质胶束,也可形成直径较大的脂质体(30~200nm);
图1 b 生物聚合物纳米颗粒,可以形成直径较小(10~100nm)的生物聚合物胶束,也可形成直径较大的生物聚合物(100~200nm);
图1 C 无机纳米颗粒。此类颗粒可以靶向补充无机物,如金/银纳米棒(1~100nm)、无机晶体颗粒(2~10nm)。
与传统给药方式相比,纳米颗粒的主要优势有5点。第一,纳米颗粒可以帮助药物穿透各种生物、细胞膜,促进药物在细胞内的传递(图2 a);第二,纳米颗粒的表面可以增加靶向配体(如抗体和肽),从而增加细胞靶向性(图2 b);第三半岛全站,纳米颗粒可被添加至缓释制剂中,而不会改变药物的性质(图2 c);第四,纳米颗粒可以同时使多种分子(药物)进入同一细胞,产生协同效应(图2 d);第五,纳米颗粒可以装载DNA和/或RNA,保护其不受降解,使基因疗法成为可能(图2 e)。
目前,一系列研究表明,纳米医学使CKD和AKI的靶向治疗成为可能,更重要的是,纳米医学已用于基因治疗,也将会在肾病领域大放异彩。
多种原因可致CKD患者肾功能下降,其最重要机制为间质纤维化。目前的治疗方案的药代动力学欠佳,具有毒性,临床运用有局限。而纳米医学可改变药代动力学并减少毒性,使以下CKD新疗法成为可能。
常染色体显性多囊肾病(ADPKD)与PKD基因的突变相关,可致肾小管上皮细胞异常增殖,形成囊肿,导致终末期肾脏病(ESRD)。在动物研究中,M-TOR抑制剂和二甲双胍可以减少肾小管上皮细胞异常增殖半岛全站。然而,该疗法脱靶后毒性较高,限制了其临床应用。
近年来,多肽两亲性胶束可提升M-TOR抑制剂和二甲双胍的靶向性,减少脱靶,不仅显著提升了疗效,还可以降低药物毒性。值得注意的是,多肽两亲性胶束的纳米外壳具有2层。外层纳米胶囊的大小为130nm,内层包含许多约14nm大小的纳米颗粒。外层纳米颗粒将保护内层纳米颗粒,使其耐受低pH环境,因此,该药可口服。
糖尿病肾病(DKD)是ESRD的常见病因之一。几十年以来,DKD的治疗方式为控制血糖,但近年来的一项研究表明,金纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒可以降低氧化应激反应,从而减轻糖尿病所致的肾脏损伤。
与其他病因所致的CKD不同,肾小球疾病常常得到较好的对因治疗。肾小球疾病通常与免疫系统异常相关,因此现行治疗方案为免疫抑制疗法。然而,该疗法的不良事件发生风险较高,禁忌症较多,个体化差异较大,常发生停药后复发半岛全站。
近期的一项研究提示,传统药物也能因现代科技焕发“第二春”。该研究发现,纳米颗粒可装载雷公藤红素(CLT),服用后可以显著改善免疫球蛋白A(IgA)肾病患者的肾功能和蛋白尿,且不良事件发生风险较小。CLT是一种具有抗炎作用的传统中药(雷公藤)提取物,但其毒性强,许多患者不耐受。偶联CLT-磷脂脂质纳米颗粒可以高效递送CLT至足细胞和肾小球内皮细胞,从而有效抑制炎症。
肾小管间质肾病(TIN)有多种病因,通常与药物使用相关,例如非甾体抗炎药、抗生素和质子泵抑制剂半岛全站。TIN不一定能够引起肾小球损伤,但可使肾小管功能障碍,最终导致肾脏纤维化,发生ESRD。目前,对于TIN无特定疗法。令人振奋的是,最近的研究显示金纳米颗粒可以减缓TIN患者的肾功能下降,减少蛋白尿。
肾间质纤维化是大多数肾病的共同终点,也是判断患者预后的重要因素。肌成纤维细胞在肾脏纤维化中起到重要关键作用。传统观念认为,抑制肌成纤维细胞的物质大多具有广谱细胞毒性,其治疗风险比较低,不能用于临床,具体实例为一氧化氮(NO)。
不过,纳米颗粒技术使得这一观念得到了改变。首先,以搭载索拉非尼的靶向肽纳米颗粒为例,它可以靶向抑制肌成纤维细胞,并减轻肾脏纤维化。值得注意的是,索拉非尼已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于治疗多种癌症,而纳米颗粒则改变其靶向性,使其靶向治疗器官纤维化成为了可能。
其次,以二甲双胍为例。二甲双胍对肾脏和其他器官有抗纤维化作用,但需要比常规治疗剂量(治疗糖尿病)高5倍。这种剂量对CKD患者,特别是晚期CKD患者不友好,易发生乳酸酸中毒。而纳米颗粒则可增加二甲双胍的靶向性,降低其用量,并增加其抗炎、抗纤维化的疗效。
除了稳定血流动力学和避免接触肾毒性物质外,极少有疗法可以治疗AKI,而纳米颗粒则可改变这一现象。
氧化应激是AKI和CKD的重要病理生理机制,是肾损伤的重要因素。然而,传统抗氧化应激药物的生物利用度和靶向性均较低,限制其使用。近年来一些研究表明,纳米颗粒可改善传统抗氧化应激药物的生物利用度和靶向性,其中以活性氧(ROS)清除剂的前景最为广泛,比如N-乙酰基-L-半胱氨酸。
线粒体功能障碍是AKI发生的另一个重要病理生理因素。福莫特罗是一种常用于阻塞性肺疾病的长效β受体激动剂(LABA),已被证明可刺激线粒体功能。然而,福莫特罗的肾脏摄取极低,且大剂量下其心血管不良事件发生风险较高。因此,传统认为,该药无法用于AKI患者。不过近年来,一项研究证实,纳米颗粒可以改善福莫特罗的靶向性,增加在肾脏的蓄积,从而靶向治疗AKI。
AKI发生后肾脏会自主修复。肾脏的修复过程受到淋巴细胞和T细胞的调控,使巨噬细胞从促炎向抗炎转变。白细胞介素(IL)-33在此期间扮演重要角色。然而,IL-33的半衰期较短、肾脏特异性较低,使肾脏修复速率较慢。目前,有一种高度可编程、生物相容性和生物可降解性均较高的纳米结构,当其以一定的尺寸构建时,优先积累在肾脏中。此时,该结构可以装载IL-33,使IL-33在肾脏积累。与未使用该药的人群相比,使用该药人群的肾脏恢复速率较高。
就长远角度而言,基因疗法可能是纳米医疗未来的核心。实际上,基因疗法已经在临床经过了实践。mRNA新冠疫苗的载体即为纳米颗粒,已有数百万人接种了mRNA新冠疫苗。这验证了基因疗法的巨大潜力和安全性。在肾脏疾病领域,基因治疗可以逆转变异PKD基因,对因治疗ADPKD患者。几种肾脏特异性RNA/DNA纳米载体已被开发用于肾脏基因治疗。肿瘤抑制基因P53可以调节细胞凋亡,在AKI的病理生理中有重要作用。特异性纳米颗粒可以装载siRNA,沉默肾脏的P53基因,减少肾脏细胞凋亡,达到减轻AKI的目的。
总的来说,纳米医学技术可以改变CKD、AKI甚至遗传肾病的治疗方案,使治疗方式直击患处,如肾脏特定细胞,甚至细胞器(如线粒体)。
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