Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Das Versprechen enthüllen: Exosomen als Wegbereiter für die Antiinfektiva-Therapie
Die auf extrazellulären Vesikeln (EVs) basierende interzelluläre Kommunikation (durch Exosomen, Mikrovesikel und apoptotische Körper) ist in allen Reichen des Lebens erhalten geblieben. In den letzten Jahren haben Exosomen aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften, ihrer Größe im Nanomaßstab und ihrer Fähigkeit, wesentlich zur zellulären Kommunikation beizutragen, viel Aufmerksamkeit für die gezielte Verabreichung von Medikamenten erhalten. Als Vehikel zur Verabreichung von Medikamenten haben Exosomen mehrere Vorteile gegenüber alternativen Technologien zur Verabreichung von Medikamenten in Form von Nanopartikeln. Ein Hauptvorteil besteht darin, dass sie mit körpereigenen Zellen vergleichbar sind und daher nicht immunogen sind. Allerdings stehen Exosomen-Vesikel vor mehreren Herausforderungen, darunter das Fehlen einer effektiven und standardisierten Produktionstechnik, eine geringere Beladungskapazität für Arzneimittel, begrenzte Charakterisierungstechniken und unterentwickelte Isolierungs- und Reinigungsverfahren. Exosomen sind bekannt für ihre langfristige Sicherheit und ihre natürliche Fähigkeit, interzelluläre Nukleinsäuren und medizinische Wirkstoffe über die Blut-Hirn-Schranke (BHS) zu transportieren. Die zunehmende Verfügbarkeit neuer Analyseinstrumente kann daher nicht nur neue Erkenntnisse über die Besonderheiten von Exosomen liefern, sondern auch die Entwicklung von synthetischen Systemen der nächsten Generation vorantreiben. In diesem Artikel werden Exosomen als Vehikel für die Verabreichung von Arzneimitteln in der Antiinfektionstherapie beleuchtet, indem die Literatur zu primären Artikeln, die zwischen 2002 und 2023 veröffentlicht wurden, ausgewertet wird. Außerdem werden die Vorteile und Grenzen des Einsatzes von Exosomen als Vehikel für die Verabreichung von Medikamenten diskutiert.
Exosomen auf Exosomen-funktionalisierten Gerüsten: ein neuer Ansatz zur Stimulation der Knochenregeneration
Die Knochenregeneration ist ein komplexer biologischer Prozess, der auf dem orchestrierten Zusammenspiel verschiedener zellulärer und molekularer Ereignisse beruht. Das Bone Tissue Engineering ist derzeit die vielversprechendste Methode zur Behandlung der Knochenregeneration. Allerdings schränken die Immunogenität, die Stabilität und die Zellmenge der Keimzellen ihre Anwendung ein. Kürzlich wurde festgestellt, dass Exosomen, kleine extrazelluläre Vesikel, die von Zellen freigesetzt werden, diese Probleme wirksam angehen und die Knochenregeneration besser einleiten können. Inzwischen gibt es immer mehr Forschungsergebnisse, die zeigen, dass Exosomen wirksame therapeutische Mittel und Biomarker für die Knochenreparatur liefern können, darunter miRNA, lncRNA und Proteine. Darüber hinaus können mit Exosomen beladene Gerüste eine zellfreie Knochenreparaturstrategie bieten, die Bedenken hinsichtlich der Immunogenität ausräumt und eine stabilere funktionelle Leistung bietet. In diesem Artikel geben wir einen umfassenden Überblick über die Rolle, die mit Exosomen beladene Scaffolds bei der Knochenregeneration spielen, und stützen uns dabei auf eine systematische Analyse der einschlägigen Literatur, die in den Datenbanken PubMed, Scopus und Google Scholar verfügbar ist.
Exosomale nicht-kodierende RNAs: Neue Erkenntnisse über das therapeutische Potenzial und die Mechanismen der Knochenheilung
Exosomen sind extrazelluläre Vesikel (EVs) in Nanogröße, die von verschiedenen Zelltypen freigesetzt werden und die Funktionen der Zielzellen durch den Transport bioaktiver Substanzen beeinflussen. Die nicht-kodierende RNA (ncRNA), der Hauptbestandteil der Exosomen, beeinflusst nachweislich mehrere an der Knochenheilung beteiligte Signalwege. In dieser Übersichtsarbeit werden zunächst die Biogenese und Sekretion von Exosomen vorgestellt und die Rolle der Hauptfracht in Exosomen, der ncRNAs, bei der Vermittlung der interzellulären Kommunikation erläutert. Anschließend wird der potenzielle molekulare Mechanismus von Exosomen, der die Knochenheilung beschleunigt, unter den folgenden vier Aspekten erläutert: Makrophagenpolarisierung, Vaskularisierung, Osteogenese und Osteoklastogenese. Anschließend stellen wir systematisch Konstruktionsstrategien vor, die auf modifizierten Exosomen im Bereich der Knochenregeneration basieren. Schließlich werden die klinischen Versuche mit Exosomen für die Knochenheilung und die Herausforderungen von Exosomen-basierten Therapien im biomedizinischen Bereich kurz vorgestellt, um einen soliden theoretischen Rahmen und Optimierungsmethoden für die klinische Anwendung von Exosomen in der Orthopädie zu schaffen.
Die Rolle und die klinischen Anwendungen von Exosomen bei der Resistenz gegen Krebsmedikamente
Von Tumoren abgesonderte Exosomen sind heterogene Multi-Signal-Botenstoffe, die das Wachstum und die Verbreitung von Krebs fördern, indem sie den interzellulären Crosstalk vermitteln und die Signalwege aktivieren. Im Gegensatz zu früheren Übersichtsarbeiten konzentrieren wir uns auf die Dynamik der Therapieresistenz durch Exosomen und fassen die neuen Erkenntnisse über die Regulierung der Resistenz gegen Krebstherapien durch Exosomen zusammen. Wir beleuchten die komplexen Prozesse, durch die diese Nanopartikel die Therapieresistenz bei verschiedenen bösartigen Erkrankungen fördern. Die künftige Forschung auf dem Gebiet der Exosomenbiologie kann die diagnostischen Paradigmen und therapeutischen Interventionen in der Krebsbehandlung möglicherweise verändern. Diese Übersichtsarbeit fasst die jüngsten Erkenntnisse über die durch Exosomen ausgelöste Regulierung der Resistenz gegen Krebsmedikamente zusammen, beleuchtet die komplexen Mechanismen, durch die diese Nanobestandteile die therapeutische Refraktärität bei verschiedenen bösartigen Erkrankungen erleichtern, und fasst einige Strategien zur Überwindung der Arzneimittelresistenz zusammen.
Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen des Geweihs fördern die Wundheilung durch die miR-21-5p/STAT3-Achse
Hintergrund: Hirschgeweihe sind einzigartig unter den Organen von Säugetieren, da sie die Fähigkeit besitzen, sich jährlich ohne Narbenbildung zu regenerieren, und stellen ein innovatives Modell für die regenerative Medizin dar. Diese Studie untersuchte das Potenzial von Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen aus dem Geweih (AMSC-Exo) zur Verbesserung der Wundheilung der Haut.
Methoden: Wir untersuchten die Auswirkungen von AMSC-Exo auf die Proliferation, Migration und Angiogenese von HaCaT-Zellen und HUVEC-Zellen. Um die hautreparierende Wirkung von AMSC-Exo zu untersuchen, etablierten wir ein Mausmodell mit ganzflächigen Hautverletzungen. Anschließend wurden die Hautdicke, die Epidermis, die Kollagenfasern, die CD31- und Kollagenexpression durch H&E-Färbung, Masson’s Trichrom-Färbung und Immunfluoreszenz-Experimente untersucht. Es wurde eine MiRNA-Omics-Analyse durchgeführt, um den Mechanismus von AMSC-Exo bei der Hautreparatur zu untersuchen.
Ergebnisse: AMSC-Exo stimulierte die Proliferation und Migration von HaCaT-Zellen und beschleunigte die Migration und Angiogenese von HUVEC-Zellen. Im Hautverletzungsmodell der Maus stimulierte AMSC-Exo die Angiogenese und regulierte die extrazelluläre Matrix, indem es die Umwandlung von Kollagen Typ III in Kollagen Typ I förderte und die epidermale Dicke ohne abnorme Hyperplasie wieder in den Normalzustand versetzte. Insbesondere verbesserte AMSC-Exo die Qualität der Wundheilung durch eine verstärkte Vaskularisierung und eine geringere Narbenbildung. MiRNAs in AMSC-Exo, insbesondere über den miR-21-5p/STAT3-Signalweg, spielten bei diesen Prozessen eine entscheidende Rolle.
Schlussfolgerung: Diese Studie unterstreicht die Wirksamkeit von AMSC-Exo bei der Behandlung von Hautwunden und deutet auf einen neuen Ansatz zur Verbesserung der Hautreparatur und -regeneration hin.
