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BET inhibitor nanotherapy halts kidney damage and reduces chronic kidney disease progression after ischemia-reperfusion injury - 27/04/24

Doi : 10.1016/j.biopha.2024.116492 
Maria Laura Saiz a, b, 1, Laura Lozano-Chamizo c, d, e, 1, Aida Bernardo Florez a, b, Marzia Marciello c, d, Paula Diaz-Bulnes a, b, Viviana Corte-Iglesias a, b, f, Cristian Ruiz Bernet a, b, Raul R. Rodrigues-Diez a, b, Cristina Martin-Martin a, b, Mar Rodriguez-Santamaria g, Ivan Fernandez-Vega h, i, Ramon M. Rodriguez j, k, Carmen Diaz-Corte a, l, Beatriz Suarez-Alvarez a, b, , Marco Filice c, d, , Carlos Lopez-Larrea a, b, f
a Translational Immunology, Health Research Institute of the Principality of Asturias (ISPA), Avenida de Roma S/N, Oviedo, Asturias 33011, Spain 
b ISCIII RICORS2040 Kidney Disease Research Network, Madrid, Spain 
c Nanobiotechnology for Life Sciences Laboratory, Department of Chemistry in Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmacy, Universidad Complutense de Madrid (UCM), Plaza Ramón y Cajal s/n, Madrid E-28040, Spain 
d Microscopy and Dynamic Imaging Unit, Fundación Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC), Calle Melchor Fernández Almagro 3, Madrid E-28029, Spain 
e Atrys Health, Madrid E-28001, Spain 
f Department of Immunology, Hospital Universitario Central de Asturias, Oviedo 33011, Spain 
g Health Research Institute of the Principality of Asturias (ISPA), Avenida de Roma S/N, Oviedo, Asturias 33011, Spain 
h Department of Pathology, Hospital Universitario Central de Asturias, Oviedo 33001, Spain 
i Biobank of Principality of Asturias, Oviedo 33011, Spain 
j Lipids in Human Pathology, Institut d’Investigació Sanitària Illes Balears (IdISBa), Ctra. Valldemossa 79, Palma, Balearic Islands E-07120, Spain 
k Research Unit, University Hospital Son Espases, Ctra. Valldemossa79, Palma, Balearic Islands E-07120, Spain 
l Department of Nephrology, Hospital Universitario Central de Asturias, Oviedo 33001, Spain 

Corresponding author at: Translational Immunology, Health Research Institute of the Principality of Asturias (ISPA), Avenida de Roma S/N, Oviedo, Asturias 33011, Spain.Translational Immunology, Health Research Institute of the Principality of Asturias (ISPA)Avenida de Roma S/NOviedoAsturias33011Spain⁎⁎Corresponding author at: Nanobiotechnology for Life Sciences Laboratory, Department of Chemistry in Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmacy, Universidad Complutense de Madrid (UCM), Plaza Ramón y Cajal s/n, Madrid E-28040, Spain.Nanobiotechnology for Life Sciences Laboratory, Department of Chemistry in Pharmaceutical Sciences, Faculty of Pharmacy, Universidad Complutense de Madrid (UCM)Plaza Ramón y Cajal s/nMadridE-28040Spain

Abstract

Targeting epigenetic mechanisms has emerged as a potential therapeutic approach for the treatment of kidney diseases. Specifically, inhibiting the bromodomain and extra-terminal (BET) domain proteins using the small molecule inhibitor JQ1 has shown promise in preclinical models of acute kidney injury (AKI) and chronic kidney disease (CKD). However, its clinical translation faces challenges due to issues with poor pharmacokinetics and side effects. Here, we developed engineered liposomes loaded with JQ1 with the aim of enhancing kidney drug delivery and reducing the required minimum effective dose by leveraging cargo protection. These liposomes efficiently encapsulated JQ1 in both the membrane and core, demonstrating superior therapeutic efficacy compared to freely delivered JQ1 in a mouse model of kidney ischemia-reperfusion injury. JQ1-loaded liposomes (JQ1-NPs) effectively targeted the kidneys and only one administration, one-hour after injury, was enough to decrease the immune cell (neutrophils and monocytes) infiltration to the kidney—an early and pivotal step to prevent damage progression. By inhibiting BRD4, JQ1-NPs suppress the transcription of pro-inflammatory genes, such as cytokines (il-6) and chemokines (ccl2, ccl5). This success not only improved early the kidney function, as evidenced by decreased serum levels of BUN and creatinine in JQ1-NPs-treated mice, along with reduced tissue expression of the damage marker, NGAL, but also halted the production of extracellular matrix proteins (Fsp-1, Fn-1, α-SMA and Col1a1) and the fibrosis development. In summary, this work presents a promising nanotherapeutic strategy for AKI treatment and its progression and provides new insights into renal drug delivery.

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Graphical Abstract




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Highlights

JQ1-NPs circumvent its poor pharmacokinetics and severe side effects of this inhibitor.
JQ1-NPs reach efficiently the kidney of mice with acute kidney injury (AKI).
Administration of JQ1-NPs avoid the AKI induced by bilateral kidney IRI.
JQ1-NPs significantly reduce the recruitment of neutrophils and monocytes to the damaged kidney.
The renal fibrosis development and CKD progression is halted by JQ1-NPs treatment.

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Abbreviations : α-SMA, ACN, AKI, AKP, ALT, AST, BET, BUN, CD, CKD, DLS, DMPC, GGT, H&E, HD, HPLC, IBETs, IEP, IRI, MHPC, MRI, NPs, OI, PAS, RdR, TEM

Keywords : AKI, ischemia reperfusion injury, BRD4, JQ1, nanobiotechnology, kidney drug delivery


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