Ученые исследовали возможности экзосом грейпфрута по доставке терапевтических агентов в клетки человека

Среда, 14 апреля 2021

Ученые НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ совместно с коллегами из Института Цитологии РАН, НИЦ «Курчатовский институт» и Дальневосточного федерального университета изучили перспективы использования везикул, выделенных из грейпфрутового сока, в качестве основы систем доставки терапевтических биомолекул. В ходе исследования были впервые получены качественные криоэлектронные изображения везикул растительного происхождения и экспериментально доказана их способность эффективно доставлять биологические экзогенные грузы.

«Потенциал использования экзосом в системах доставки лекарственных средств уже довольно широко изучен, - поясняет младший научный сотрудник Отделения молекулярной и радиационной биофизики Луиза Гараева, - однако на пути применения для этих целей человеческих экзосом имеется ряд этических и производственных ограничений. Поэтому сейчас ведется активный поиск альтернативных источников везикул, и внимание исследователей обратилось на растительные экзосомы. Главные преимущества такого «транспорта» - натуральное происхождение, снижающее вероятность иммунного отторжения при введении в организм человека, а также способность переносить клеточные грузы без их деградации».

Экзосомы - внеклеточные пузырьки небольшого размера (30-200 нм), окруженные двойным липидным слоем. В качестве источника растительных везикул был выбран грейпфрут, так как именно из него за минимальное время можно получить необходимое количество сока. В ходе эксперимента ученым важно было понять, возможно ли «загрузить» внутрь этих экзосомоподобных сфер какую-либо биомолекулу и доставить груз в клетки человека in vitro, а также убедиться, что после доставки молекула сохранит свою биологическую активность внутри клеток.

Цельные выделенные везикулы нагружали двумя флуоресцентно меченными белками – бычьим сывороточным альбумином и белком теплового шока при помощи инкубации и обработки ультразвуком. Полученные препараты добавляли к раковым клеткам человека, а спустя 1-3 часа оценивали проникновение нагруженных растительных частиц в клетки человека по интенсивности флуоресценции, сравнивая с контрольными клетками.

Стало понятно, что нагруженные везикулы довольно эффективно справляются с поставленной задачей. Заключительным этапом ученые тестировали, насколько «бережно» растительные везикулы обращаются с биологическим грузом на примере белка теплового шока. В результате эксперимента было убедительно показано, что доставленный в клетки белок не потерял своей биологической активности.

Ученые полагают, что везикулы растительного происхождения имеют большой потенциал для их использования в качестве систем доставки терапевтических биомолекул, однако впереди еще долгий путь из экспериментов на животных моделях заболеваний различной этиологии, а также анализа их структурного и внутреннего состава для дальнейших разработок таргетной доставки препаратов.

Подробнее об исследовании: https://www.nature.com/articles/s41598-021-85833-y

Теги
фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт