Wissenschaftler der National University of Singapore haben Vesikel in Nanogröße aus Zellen über einen Zellscheransatz hergestellt, der für verschiedene biomedizinische Anwendungen verwendet werden kann.
Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind natürlich vorkommende zellsekretierte lipidgebundene Membranvesikel, die in allen biologischen Flüssigkeiten vorkommen. Sie haben viel Aufmerksamkeit für ihre potenzielle Rolle in mehreren biomedizinischen Anwendungen erlangt, einschließlich diagnostischer Zwecke (Biomarker), als therapeutische Mittel und als Arzneimittelabgabesysteme. Die Verwendung von Elektrofahrzeugen als Therapeutika, insbesondere solche, die aus Stammzellen gewonnen werden, hat regenerative und/oder gewebereparierende Wirkungen gezeigt.
Noch wichtiger ist, dass Elektrofahrzeuge zellfreie Ansätze darstellen, da sie nicht lebensfähig sind und hauptsächlich über parakrine Signale funktionieren, wodurch die mit zellbasierten Therapien verbundenen Herausforderungen gemildert werden. Bevor Elektrofahrzeuge in großem Umfang als Therapeutika eingesetzt werden können, müssen jedoch mehrere Einschränkungen angegangen werden, darunter lange und langwierige Isolierungsprozesse und geringe Produktionsausbeuten.
In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Acta Pharmaceutica Sinica B, Associate Professor Giorgia Pastorin und ihr Forschungsteam vom Department of Pharmacy, National University of Singapore, in Zusammenarbeit mit Assistant Professor Bertrand Czarny von der Nanyang Technological University (NTU) und Forschern des Singapore Eye Research Institute (SERI), in Nanogröße hergestellt Vesikel aus Zellen über einen Zellscheransatz zur Verwendung in Wundheilungs- und Geweberegenerationsanwendungen. Sie fanden heraus, dass diese Vesikel in Nanogröße, sogenannte Cell-Derived Nanovesicles (CDNs), die EVs nicht nur in Bezug auf ihre physikalischen Eigenschaften, sondern auch in Bezug auf ihre biologische Fracht (Proteine, Lipide und Nukleinsäuren) nachahmen und mit viel höheren Ausbeuten hergestellt werden können .
Prof. Pastorin sagte: „Diese Forschungsstudie zeigt, dass aus Zellen gewonnene Nanovesikel für verschiedene biomedizinische Anwendungen vielversprechend sind. Unser Team hat die Nanovesikel aus verschiedenen Zelltypen wie Immunzellen und Stammzellen zur Entzündungsminderung bzw. Geweberegeneration gewonnen.“
In dieser Studie untersuchten Prof. Pastorin und ihr Doktorand Dr. Yub Raj Neupane in Zusammenarbeit mit Dr. Harish K Handral von der Agency for Science, Technology and Research und Prof. Czarny die Rolle, die CDNs von mesenchymalen Stammzellen (MSC -CDNs) spielen eine Rolle bei der Beschleunigung der Wundheilung. Als Teil dieser Untersuchung wurden Hochdurchsatz-Proteomik und genontologische Analysen durchgeführt, um die hochangereicherten Proteine und ihre Lokalisierung in diesen Vesikeln zu identifizieren.
Die Forscher fanden heraus, dass diese MSC-CDNs einen Signalweg in menschlichen dermalen Fibroblasten (HDF)-Zellen aktivierten. Dies erhöhte die Proliferation und Migration von HDF-Zellen zum Wundbett, zusammen mit einer verstärkten Freisetzung von mit der Zellproliferation zusammenhängenden Markern, Wachstumsfaktoren und anderen Zellregenerationskomponenten, um den Heilungsprozess zu unterstützen.
Diese Studie zeigte auch, dass diese MSC-CDNs die Bildung neuer Blutgefäße in Zellkulturen verstärkten. In Mäusemodellen wurde festgestellt, dass sie die Heilung im Vergleich zu MSC-EVs in ähnlichem Maße fördern, jedoch mit einer fast doppelt so schnellen Heilungsrate.
In zukünftigen Arbeiten wird das Team die Verwendung dieser Vesikel als Therapeutika für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und für die Verabreichung von Arzneimitteln weiter untersuchen.
Mehr Informationen:
Yub Raj Neupane et al, Von Zellen abgeleitete Nanovesikel aus mesenchymalen Stammzellen als extrazelluläre Vesikel-Mimetika bei der Wundheilung, Acta Pharmaceutica Sinica B (2022). DOI: 10.1016/j.apsb.2022.10.022