慢性腎病(chronic kidney disease;CKD)是一種嚴重的疾病,並且常見:全球約有10%的成年人,相當於超過五億人口受其影響。根據世界衛生組織的數據,全球所有死亡案例的1.5%與CKD有關。在香港,約有80萬人患有CKD,低收入社區的人群尤其容易受到影響。在2022年,腎臟疾病成為香港第七大常見死因。CKD可導致腎功能衰竭,患者需要接受洗腎或移植手術治療,而此病亦與心血管疾病息息相關。

CKD的其中一個指標是長期的腎臟纖維化,腎臟因而傷痕累累,無法從血液中清除代謝廢物和毒素。

「當傷口癒合失調時就會引起纖維化,進而導致腎臟形成疤痕組織。」香港中文大學(中大)工程學院生物醫學工程學系副教授蔡宗衡教授指出:「腎纖維化是慢性腎臟病的常見病理特徵。所有慢性腎臟病患者都有不同程度的腎纖維化,而有腎纖維化的患者則被視為慢性腎臟病患者。」

問題在於目前尚無針對腎纖維化的具體治療方法。有一些藥物可以紓緩病情,但它們的效果有限,並可能引起副作用,如低血壓和高鉀血症(即血液中鉀含量異常地高)。

劉潤皇教授、陳嘉穎博士、蔡宗衡教授、司徒卓俊教授。(左起)

這情況即將會改變。由蔡宗衡教授帶領的中大研究團隊,成員包括研究論文的第一作者陳嘉穎博士、司徒卓俊教授及劉潤皇教授,已在小鼠實驗中成功使用了與葉酸偶聯的金納米粒子(化學上的偶聯是指兩種不同物質的化學鍵結 ),這可能為CKD提供一種安全而有效的治療方法。

納米醫學在治療疾病方面具潛力,但挑戰在於將其送達至腎臟中出現問題的位置。以往的治療會利用大型納米粒子,這些顆粒雖然微小,但仍大得無法通過腎臟的天然過濾。最近的研究使用了較小(約7納米)的金納米粒子,表面以葉酸分子鋪蓋,這些葉酸分子有助於納米粒子鎖定腎臟中需要治療的特定位置。納米粒子通過抑制一種與疾病發展有關聯、名為p38α MAPK的酶,從而起到治療作用。重要的是,這些納米粒子可以輕易地從人體排出,同時不會造成傷害。

葉酸偶聯的金納米粒子由一粒直徑為3納米的金核和 32 根葉酸-聚乙二醇組成。整個結構的直徑約為7納米。

團隊於2016年首次開始研究針對腎臟纖維化的納米醫學療法。除了金納米粒子和葉酸外,他們最初還起用治療基因載體,當時認為這會有效對抗疾病,但出乎意料的是,他們發現金納米粒子足以抑制p38α,而無需使用化學或生物藥物。

圖片顯示納米粒子治療或鹽水對照後腎臟纖維化的位置(咖啡色)。

其他可抑制p38α MAPK的化學劑雖然已在人體測試,但由於對其潛在毒性的憂慮,它們尚未獲批使用。先前的候選治療藥物需要多次注射,但團隊發現單次注射金納米粒子已能有效治療。而治療的時間性也很關鍵:先前的候選藥物僅為預防用途,但CKD在早期階段並無症狀,患者確診時大多已受該病影響,因此對症治療比非預防性的更為有效。

研究團隊最終是希望提供一種安全有效的金納米醫學治療方法。到目前為止,團隊已在小鼠身上進行了測試。蔡教授表示,下一階段是繼續進行臨床試驗。

亞 10 納米金納米粒子靜脈注射到患有腎臟纖維化的小鼠體內後可以穿過腎小球濾過屏障。當與葉酸結合時,金納米粒子可以與腎小管上的葉酸受體結合,進入腎小管細胞,最終治療腎臟纖維化。在這個腎臟切片中,細胞核用甲基綠染色,金納米粒子透過銀染色增強。

「在這項研究中,我們已經展示了我們的納米粒子在小鼠中的安全性和有效性。我們將需要評估這種納米粒子在大型動物,如狗隻或猴子中的長期安全性。之後我們就可以申請進行臨床試驗,以測試其在人體中的安全性和有效性。」