Месяц: Октябрь 2023

Внеклеточные везикулы – или экзосомы, как их чаще называют – продолжают оставаться предметом любопытных исследований научного сообщества. Когда-то экзосомы считались отходами, секретируемыми клетками, но недавно были идентифицированы как переносчики почты, выполняющие важную роль в межклеточной коммуникации, выступая в качестве средств доставки между клетками. Новое исследование Университета Карнеги-Меллона и UPMC изучает новый вариант использования экзосом: доставку факторов роста, таких как костные морфогенетические белки (BMP), для заживления костей.

Экзосомы напоминают пузырьки наноразмера и секретируются каждой клеткой организма. Функционально они переносят сообщения от одной клетки к другой, например, белки, ДНК, РНК и другие биомолекулы, которые могут помочь определить, как клетки ведут себя и функционируют. Проще говоря, если экзосомы производятся плохими клетками, такими как раковые клетки, они будут нести плохие сообщения, и наоборот, они будут нести хорошие сообщения, если они производятся здоровыми клетками. Экзосомы в настоящее время исследуются в качестве биомаркеров и для различных терапевтических применений.

«Размышляя об эволюционной роли экзосом, мы начали задаваться вопросом, сможем ли мы извлечь и загрузить их факторами роста и использовать в качестве троянских коней для переноса терапевтического груза», — сказал Сайгопалакришна «Сай» Йернени, постдокторант из Карнеги-Меллона. Университет. «Первоначальные усилия мы сосредоточили на одном типе фактора роста — BMP2. Экзосомы, созданные с помощью BMP2, можно использовать для заживления костей и помощи людям с травматическими повреждениями костей».

Факторы роста, такие как белки, оказывают значительное влияние на изменение поведения клеток и обычно действуют по принципу «замок и ключ». Другими словами, чтобы фактор роста мог влиять на поведение клеток или иметь терапевтический эффект, он должен сначала связаться с рецептором, который находится на поверхности клетки. В ходе исследования группа обнаружила, что когда BMP2 был встроен в экзосомы, этот механизм блокировки и ключа можно было обойти.

«Хотя на первый взгляд это может показаться тривиальным, открытие обещает изменить наше нынешнее понимание сигнальных процессов факторов роста», — говорит Фил Кэмпбелл, профессор-исследователь биомедицинской инженерии и член Ускорителя инженерных исследований.

На сегодняшний день очень немногие факторы роста одобрены FDA для клинического использования. Частично это связано с обычно высокой концентрацией факторов роста, которые необходимы для терапевтического эффекта у людей. Однако было обнаружено, что BMP2, доставленный с помощью инженерных экзосом, оказывает терапевтический эффект при чрезвычайно низкой концентрации. Это открытие дает новую надежду на будущее клиническое применение доставки факторов роста через экзосомы.

«Помимо продолжения изучения биологических аспектов внеклеточной коммуникации везикулы и клеток, мы также планируем расширить подход к доставке на основе экзосом к другим факторам роста, которые потенциально могут помочь в регенеративной медицине и в борьбе с такими заболеваниями, как рак», — сказал Кэмпбелл.

Источник: phys.org

Недавно группа исследователей предложила новый электрохимический биосенсор для чувствительной идентификации и обнаружения целевых экзосом. Биосенсор, основанный на 2D-мембранах MXene, украшенных иерархическими наноматрицами Au, демонстрирует удовлетворительную воспроизводимость, широкий линейный диапазон и высокую чувствительность для обнаружения экзосом.

Экзосомы представляют собой небольшие внеклеточные везикулы размером 30–150 нм, происходящие из опухолевых клеток. Электрохимические биосенсоры, обладающие высокой чувствительностью и селективностью, широким линейным диапазоном и низкой стоимостью, можно рассматривать как подходящую аналитическую платформу для измерения экзосом.

В этой работе Дун Вэньфэй и его команда из Сучжоуского института биомедицинской инженерии и технологий (SIBET) Китайской академии наук выбрали нанолисты MXene, двумерный материал с большой площадью поверхности, высокой электропроводностью и каталитической способностью. строительные блоки подготовки мембран MXene с помощью простой вакуумной фильтрации.

Затем команда представила наночипы Au и вырастила их на мембранах MXene in situ.

«Полученная комбинация мембраны MXene показала превосходную проводимость, большой активный центр для иммобилизации аптамера и ускоренный перенос заряда», — рассказал Ю Цяннан, первый автор исследования, докторант из SIBET.

Композитная мембрана, модифицированная аптамером, распознаваемым EpCAM, может специфически захватывать целевые экзосомы. Тем временем целевые экзосомы закрепляют аптамер CD63 и еще больше повышают чувствительность и точность биосенсора.

Эта композитная мембрана использовала характеристики крупномасштабного приготовления и восстанавливаемость мембраны MXene, что позволило биосенсору обеспечить хорошую точность и стабильность при определении экзосом.

По словам Донга, эта работа обеспечивает новую платформу с высокой чувствительностью для точного обнаружения экзосом и расширяет применение двумерных материалов в области биосенсорства.

Эта работа была опубликована в журналах «Биосенсоры и биоэлектроника».