새로운 항응고제 플랫폼, 심장 수술, 투석, 기타 시술에 대한 희망 제시

새로운 항응고제 플랫폼, 심장 수술, 투석, 기타 시술에 대한 희망 제시
날짜:
2022년 7월 14일
원천:
샬럿의 노스 캐롤라이나 대학교
요약:
혈액 응고는 혈액 손실을 예방하고 면역을 위해 중요하지만 응고는 또한 건강 문제와 심지어 사망을 유발할 수 있습니다. 이제 새로운 생체 ​​분자 항응고제 플랫폼은 현재 수술 및 기타 절차 중에 사용되는 혈액 희석제에 대한 혁신적인 발전으로 약속을 잡고 있습니다.

혈액 응고는 혈액 손실을 예방하고 면역을 위해 중요하지만 응고는 또한 건강 문제와 심지어 사망을 유발할 수 있습니다. 현재 전 세계적으로 4명 중 1명이 혈전으로 인한 질병 및 상태로 사망합니다. 한편, 위험을 줄이기 위해 사용되는 항응고제는 조절되지 않는 출혈과 같은 심각한 문제를 일으킬 수도 있습니다.

이제 UNC Charlotte 연구원인 Kirill Afonin이 이끄는 팀이 발명한 새로운 생체 ​​분자 항응고제 플랫폼은 현재 수술 및 기타 절차 중에 사용되는 혈액 희석제에 대한 혁명적인 발전을 약속합니다. 팀의 발견은 7월 5일 온라인에서 처음 볼 수 있는 Nano Letters 저널에 보고되었습니다.

Afonin은 "우리는 우리의 새로운 항응고제 플랫폼이 관상동맥 우회 수술, 신장 투석 및 다양한 혈관, 수술 및 관상 동맥 중재술 중에 사용될 것으로 예상합니다"라고 말했습니다. "우리는 현재 전이를 예방하고 응고 문제를 일으킬 수 있는 말라리아의 필요성을 해결하기 위한 암 치료법에 대한 잠재적인 미래 응용 프로그램이 있는지 조사하고 있습니다."

이 논문은 프레데릭 국립 암 연구 연구소(나노기술 특성화 연구소), 브라질 상파울루 대학, 펜실베니아 주립 대학, 보건 과학 유니폼 서비스 대학과 3년 간의 협력을 통해 얻은 가장 최근 결과를 공유합니다.

"이 모든 것은 우리가 생각하기에 이 분야에 혁명을 일으키고 건강 연구의 다른 영역에서 채택될 수 있는 완전히 새로운 기술을 개발하기 위한 대규모 국제 및 학제간 노력의 결과였습니다."라고 Afonin은 말했습니다.

이 팀의 기술은 프로그래밍 가능한 RNA-DNA 항응고 섬유로 전환되어 혈류에 주입될 때 혈액 응고를 유발하는 혈장의 효소인 트롬빈과 소통하는 모듈 구조로 형성됩니다. 이 기술을 통해 구조는 필요에 따라 혈액 응고를 방지하고 작업이 완료되면 신장 시스템에 의해 신체에서 신속하게 제거됩니다.

섬유 구조는 트롬빈에 특이적으로 결합하고 비활성화하도록 설계된 DNA 또는 RNA의 짧은 서열인 앱타머를 사용합니다.

Afonin은 "트롬빈을 비활성화하는 단일 작은 분자를 갖는 대신에, 우리는 이제 표면에 트롬빈에 결합하여 이를 비활성화할 수 있는 수백 개의 앱타머를 갖는 비교적 큰 구조를 갖게 되었습니다. 그리고 구조가 더 커지기 때문에 전통적인 방법보다 훨씬 더 오랜 시간 동안 혈류를 순환합니다."

혈류의 확장된 순환은 여러 번 투여하는 대신 단일 주사를 허용합니다. 이 디자인은 또한 혈액 내 항응고제의 농도를 감소시켜 신체의 신장 및 기타 시스템에 대한 스트레스를 줄여준다고 Afonin은 말했습니다.

이 기술은 또한 새로운 "킬 스위치" 메커니즘을 도입합니다. 두 번째 주사는 섬유 구조의 항응고 기능을 역전시켜 섬유가 작고 무해하며 비활성이며 신장 시스템에서 쉽게 배설되는 물질로 대사되도록 합니다.

전체 과정은 트롬빈과의 세포외 통신을 통해 세포 외부에서 발생합니다. 연구자들은 광범위한 연구를 기반으로 면역학적 반응이 발생하지 않는 것으로 보이기 때문에 이것이 중요하다고 말합니다.

팀은 컴퓨터 모델, 인간 혈액 및 다양한 동물 모델을 사용하여 플랫폼을 테스트하고 검증했습니다 . Afonin은 "우리는 잠재적인 기증자 간 변동성을 해결하기 위해 미국과 브라질의 기증자로부터 갓 수집한 인간 혈액을 사용하여 개념 증명 연구를 수행했습니다."라고 말했습니다.

이 기술은 환자의 세포외 환경을 통한 통신을 필요로 하는 다른 생물의학 응용 분야에 대한 기반을 제공할 수 있다고 그는 말했습니다. "트롬빈은 하나의 잠재적 응용 프로그램일 뿐입니다."라고 그는 말했습니다. "세포에 들어가지 않고 세포 외에서 비활성화하려는 것은 무엇이든 가능하다고 믿습니다. 이는 잠재적으로 모든 혈액 단백질, 세포 표면 수용체, 항체 및 독소가 가능하다는 것을 의미합니다."

이 기술을 사용하면 킬 스위치 메커니즘을 그대로 유지하면서 원하는 모양의 구조를 설계할 수 있습니다. Afonin은 "모양을 변경하여 신체의 다른 부분으로 이동하도록 할 수 있으므로 분포를 변경할 수 있습니다."라고 말했습니다. "그것이 할 수 있는 일에 대한 추가적인 정교함을 얻습니다."

응용 프로그램은 정교하지만 구조의 생산은 비교적 쉽습니다. Afonin은 "유통 기간은 이러한 제형에 대해 놀라울 정도로 좋습니다."라고 말했습니다. "그들은 매우 안정적이어서 건조할 수 있으며, 우리는 그들이 주변 온도에서 수년 동안 유지될 것으로 예상하므로 세계의 경제적으로 어려운 지역에 매우 쉽게 접근할 수 있습니다."

지금까지 연구원의 작업은 수술과 같은 단기 응용 프로그램과 관련이 있지만 심장 질환이 있는 환자가 복용하는 약물과 같은 유지 관리 상황으로 연구를 확장할 수 있기를 희망합니다.

Afonin은 생명을 구하고 건강 관리를 개선할 수 있는 가능성이 팀의 동기이자 새로운 것을 발명한다고 말했습니다. "우리는 자연에서 배울 수 있지만 이전에 도입된 적이 없는 것을 구축했습니다."라고 그는 말했습니다. "그래서 우리는 이 모든 플랫폼을 처음부터 새로 개발하고 구축합니다. 그런 다음 플랫폼을 통해 자연 또는 우리 몸이 하기를 원하는 것과 우리 몸이 우리를 이해하기를 원하는 것을 설명할 수 있습니다."

UNC Charlotte의 연구 상업화 및 개발 사무소는 Penn State와 긴밀히 협력하여 이 신기술을 시장에 출시하고 특허를 출원하고 있습니다.