Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Einsatz von transkraniellem fokussiertem Ultraschall niedriger Intensität zur gezielten Verabreichung von aus Stammzellen gewonnenen Exosomen an das Gehirn
Abstrakt
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) stellt eine große Herausforderung für die gezielte Verabreichung von Medikamenten dar. Eine vorgeschlagene Methode zur Verbesserung der Verabreichung von Medikamenten über die BHS ist fokussierter Ultraschall (fUS), der Ultraschallwellen an eine bestimmte Stelle im Gehirn abgibt und die BHS öffnen soll. Darüber hinaus wurden von Stammzellen stammende Exosomen als mögliche entzündungshemmende Moleküle vorgeschlagen, die, wenn sie die BHS passieren können, neurale Vorteile haben könnten. In der vorliegenden Studie wurde transkranieller fokussierter Ultraschall niedriger Intensität (LIFU) ohne die Verwendung intravenöser Mikrobläschen auf seine Fähigkeit untersucht, sowohl (1) die BHS zu beeinflussen als auch (2) die Lokalisierung intravenös verabreichter kleiner Moleküle in einer bestimmten Hirnregion zu verbessern. In-vivo-Studien an Ratten wurden mit einer an Nagetiere angepassten 2-MHz-LIFU-Sonde (Spitzendruck = 1,5 MPa) und der Injektion von markierten, aus Stammzellen gewonnenen Exosomen durchgeführt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass LIFU (ohne Mikrobläschen) die BHS nach Expositionszeiten von 20, 40 oder 60 Minuten nicht zu öffnen scheint; stattdessen scheint es zu einer erhöhten Transzytose des Dextran-Tracers zu kommen. Darüber hinaus zeigten die bildgebenden Ergebnisse der Exosomenstudie eine Zunahme der Exosomenlokalisierung im rechten Hippocampus nach 60 Minuten gezielter LIFU.
Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen aus der Nabelschnur in Kombination mit Gelatine-Methacryloyl hemmen die Restenose von Venentransplantaten durch Verbesserung der Endothelfunktionen
Zusammenfassung Hintergrund
Die Prävalenz der koronaren Herzkrankheit nimmt zu. Als gängige Behandlungsmethode kann die Koronararterien-Bypass-Transplantation die Herzprobleme verbessern, aber auch entsprechende Komplikationen verursachen. Die Restenose des Venentransplantats ist eine der kritischsten und am schwersten zu behandelnden Komplikationen. Aus Stammzellen gewonnene Exosomen könnten therapeutisch vielversprechend und wertvoll sein. Da Exosomen allein jedoch anfällig für Inaktivierung und einfache Entfernung sind, wurde diese therapeutische Methode in der klinischen Praxis noch nicht häufig eingesetzt. Methacrylierte Gelatine (GelMA) ist ein Polymer mit einer lockeren porösen Struktur, das die biologische Aktivität der Exosomen aufrechterhält und ihre langsame Freisetzung in vivo kontrollieren kann. In dieser Studie haben wir aus menschlichen mesenchymalen Stammzellen aus der Nabelschnur gewonnene Exosomen (hUCMSC-Exos) und GelMA kombiniert, um ihre Wirkung und die zugrunde liegenden Mechanismen bei der Hemmung der Restenose von Venentransplantaten zu untersuchen.
Ergebnisse
Humane mesenchymale Stammzellen aus der Nabelschnur (hUCMSCs) wurden mittels Durchflusszytometrie untersucht. hUCMSC-Exos wurden mittels Transmissionselektronenmikroskopie und Western Blotting bewertet. hUCMSC-Exos, die in ein lichtempfindliches GelMA-Hydrogel (GelMA-Exos) eingebettet waren, wurden topisch um venöse Transplantate in einem Rattenmodell der zervikalen arteriovenösen Transplantation appliziert und ihre Auswirkungen auf die Reendothelialisierung des Transplantats und die Restenose wurden durch Ultraschall-, histologische und Immunfluoreszenzuntersuchungen bewertet. Außerdem analysierten wir die Materialeigenschaften, die zellulären Reaktionen und die Biokompatibilität der Hydrogele. Wir konnten außerdem zeigen, dass die topische Anwendung von GelMA-Exos die Reendothelialisierung nach einer autologen Venentransplantation beschleunigen und die Restenose im Rattenmodell reduzieren konnte. Bemerkenswert ist, dass GelMA-Exos bei Mäusen weder Schäden an wichtigen Organen noch eine übermäßige Immunabstoßung verursachte. Die Aufnahme von GelMA-Exos durch Endothelzellen stimulierte die Zellproliferation und Migration in vitro. Eine bioinformatische Analyse vorhandener Datenbanken ergab, dass verschiedene Zellproliferations- und Apoptosewege, einschließlich der Mammalian Target of Rapamycin (mTOR)-Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K)-AKT-Signalwege, an dem zugrunde liegenden Regulationsmechanismus beteiligt sein könnten.
Schlussfolgerungen
Im Vergleich zur Injektion von hUCMSC-Exos in die Schwanzvene war die lokale Anwendung einer Mischung aus hUCMSC-Exos und GelMA effektiver bei der Förderung der endothelialen Reparatur des Venentransplantats und der Hemmung der Restenose. Daher ist der vorgeschlagene, auf Biomaterialien basierende Therapieansatz eine vielversprechende Behandlung für die Restenose von Venentransplantaten.
Die Rolle von Exosomen bei der Entwicklung, Diagnose, Prognose und Behandlung des hepatozellulären Karzinoms
Abstrakt
Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist der häufigste primäre Leberkrebs. Es zeichnet sich durch einen verborgenen Beginn aus, was dazu führt, dass die meisten Patienten erst in fortgeschrittenen Stadien diagnostiziert werden und eine schlechte Prognose haben. Exosomen sind nanoskalige Vesikel mit einer Lipid-Doppelschichthülle, die von verschiedenen Zellen unter physiologischen und pathologischen Bedingungen freigesetzt werden und eine wichtige Rolle bei der biologischen Informationsübertragung zwischen Zellen spielen. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass von HCC-Zellen stammende Exosomen zur Schaffung einer günstigen Mikroumgebung beitragen können, die die Vermehrung, Invasion und Metastasierung von Krebszellen unterstützt. Diese Exosomen bieten nicht nur eine vielseitige Plattform für die Diagnose, sondern dienen auch als Vehikel für die Verabreichung von Medikamenten. In diesem Artikel geben wir einen Überblick über die Rolle von Exosomen bei der Proliferation, Migration und Metastasierung von HCC und beschreiben ihre Anwendung bei der Diagnose und Behandlung von HCC. Wir diskutieren auch die Aussichten für die Anwendung von Exosomen bei HCC und die Herausforderungen für die Forschung.
Wie drei Wissenschaftler aus Clemson die heilende Kraft der Chemie freisetzen
Die Chemie berührt jeden Bereich unseres Lebens, auch unsere Gesundheit.
Diese Woche ist die National Chemistry Week, eine von der American Chemical Society gesponserte Veranstaltung, die die Bedeutung der Wissenschaft hervorheben soll.
Das diesjährige Thema lautet „Die heilende Kraft der Chemie“. Um dies zu feiern, stellt das Clemson University College of Science drei Mitglieder der Chemie-Fakultät vor, deren Forschung mit der menschlichen Gesundheit verbunden ist.
