Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Modernste Fortschritte bei der Gewinnung, Modifizierung und therapeutischen Anwendung von Exosomen für die Verabreichung von Medikamenten
Exosomen sind Vesikel, die von Zellen abgesondert werden und typischerweise einen Durchmesser von 30 bis 150 nm haben. Sie dienen als wichtige Vermittler der interzellulären Kommunikation. Exosomen sind in der Lage, verschiedene therapeutische Substanzen wie kleine Moleküle, Proteine und Oligonukleotide aufzunehmen, was sie zu einem idealen Vehikel für die Verabreichung von Medikamenten macht. Die ausgeprägte Biokompatibilität, die hohe Stabilität und die zielgerichteten Eigenschaften von Exosomen machen sie für zukünftige Behandlungen von Krankheiten wie Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sehr wertvoll. Trotz des potenziellen Vorteils von Exosomen bei der Verabreichung biologisch aktiver Moleküle sind die Techniken für die Herstellung, Reinigung, Konservierung und andere Aspekte von Stammzellenexosomen noch nicht ausgereift genug. In diesem Artikel stellen wir kurz die Zusammensetzung, die Biogenese und die Vorteile von Exosomen vor und konzentrieren uns vor allem darauf, die Methoden zur Isolierung und Reinigung von Exosomen, die Herstellung von manipulierten Exosomen und ihre klinischen Anwendungen zusammenzufassen, um neue Ideen für die Entwicklung von Exosom-Wirkstofftransportsystemen zu liefern.
Auswirkungen eines 3D-gedruckten, mit Exosomen funktionalisierten azellulären Hirnmatrix-Hydrogels auf die Neuroinflammation bei Ratten nach einer Hirnblutung
Hintergrund
Exosomen-basierte Therapeutika haben bei der Behandlung von intrazerebralen Blutungen (ICH) große Aufmerksamkeit erregt, da sie in der Lage sind, metabolische Dysregulationen zu regulieren, die zelluläre Homöostase wiederherzustellen und die Mikroumgebung der Verletzung durch bioaktive Ladungen wie microRNAs und Proteine zu modulieren. Die schnelle systemische Clearance und der enzymatische Abbau schränken ihre therapeutische Wirksamkeit jedoch entscheidend ein. Um diese Herausforderung zu meistern, haben wir ein dreidimensionales (3D) bioprinted Scaffold entwickelt, das in der Lage ist, aus menschlichen mesenchymalen Stammzellen der Nabelschnur gewonnene Exosomen (hUCMSC-exos) einzukapseln und deren Freisetzung zu unterstützen.
Methoden
Basierend auf früherer Forschung [1,2,3Das Gerüst bestand aus einer dezellularisierten Hirnmatrix (dECM), Gelatine-Methacryloyl (GelMA) und Seidenfibroin (SF), das mit einem Photoinitiator vernetzt war. hUCMSC-Exos wurden durch extrusionsbasiertes 3D-Bioprinting präzise eingebracht. Die Freisetzungskinetik wurde mittels In-vitro-Elution und In-vivo-Bildgebung untersucht. Einem ICH-Rattenmodell wurde das mit Exosomen beladene Gerüst (dECM@exo) stereotaktisch implantiert. Neuroinflammatorische Marker (IL-6, TNF-α, IL-10) und apoptotische Aktivität (JC-1, Annexin V/PI, TUNEL) wurden quantifiziert. Die neurologischen Ergebnisse wurden anhand der modifizierten Longa-Skala, des Bederson-Scoring und sensomotorischer Tests (Rotarod, Platzierung der Vorderbeine) 1, 4, 7 und 14 Tage nach der ICH untersucht.
Ergebnisse
dECM@exo zeigte eine anhaltende Freisetzung von Exosomen über einen Zeitraum von 14 Tagen, was die Regeneration des Nervengewebes deutlich förderte und gleichzeitig das perihematomale Ödem verringerte. Mechanistisch gesehen modulierte das Gerüst die pathologische MMP-Aktivität und die Expression von Entzündungszytokinen, wodurch die Homöostase der extrazellulären Matrix wiederhergestellt und die neuronale Apoptose reduziert wurde.
Schlussfolgerungen
Die Ergebnisse zeigen, dass das biologische 3D-Gerüst dECM@exo die Homöostase der Mikroumgebung in den frühen Stadien der ICH effektiv aufrechterhält und die mit der Erkrankung verbundenen Ergebnisse verbessert. dECM@exo ist bereit, als robuste Plattform für die Verabreichung von Medikamenten und die Biotherapie bei der ICH-Behandlung zu dienen und bietet eine praktikable Alternative für die Behandlung dieser Erkrankung.
Ein einfacher neuer Weg zur Erkennung von Krankheiten anhand von Exosomen
Exosomen – winzige Partikel, die auf natürliche Weise von Zellen freigesetzt werden – gewinnen zunehmend an Aufmerksamkeit als leistungsstarke Werkzeuge für die Diagnose von Krankheiten. Diese kleinen extrazellulären Vesikel tragen molekulare „Fingerabdrücke“ der Zellen, aus denen sie stammen, was sie ideal macht, um Veränderungen im Zusammenhang mit Krankheiten wie Krebs oder neurologischen Störungen zu identifizieren.
Eine neue Studie von Forschern der Universität von Zentral-Florida stellt eine schnelle und effiziente Methode zur Isolierung und Analyse von Exosomen vor, ohne dass komplizierte Markierungsschritte erforderlich sind. Die Technik, die Zentrifugation-Filtration-Konzentration (CFC) genannt wird, ermöglicht es den Forschern, Exosomen bis zu 50-fach aus Zellkulturmedien anzureichern.
