Nanoblaasjes uit cellen voor biomedische toepassingen

Wetenschappers van de National University of Singapore hebben vesicles van nanoformaat uit cellen vervaardigd via een benadering van celafschuiving die kan worden gebruikt voor verschillende biomedische toepassingen.

Extracellulaire blaasjes (EV’s) zijn van nature voorkomende door cellen uitgescheiden lipide-gebonden membraanblaasjes die in alle biologische vloeistoffen voorkomen. Ze hebben veel aandacht gekregen vanwege hun potentiële rol in verschillende biomedische toepassingen, waaronder diagnostische doeleinden (biomarkers), als therapeutische middelen en als systemen voor medicijnafgifte. Het gebruik van EV’s als therapeutische middelen, met name die verkregen uit stamcellen, heeft regeneratieve en/of weefselherstellende effecten aangetoond.

Wat nog belangrijker is, EV’s vertegenwoordigen celvrije benaderingen, aangezien ze niet levensvatbaar zijn en voornamelijk werken via paracriene signalering, waardoor de uitdagingen die gepaard gaan met celgebaseerde therapie worden verminderd. Er moeten echter verschillende beperkingen worden aangepakt voordat EV’s op grote schaal als therapie kunnen worden gebruikt, waaronder lange en vervelende isolatieprocessen en lage productieopbrengsten.

In een recent artikel gepubliceerd in Acta Pharmaceutica Sinica B, Universitair hoofddocent Giorgia Pastorin en haar onderzoeksteam van de afdeling Farmacie, National University of Singapore, in samenwerking met assistent-professor Bertrand Czarny van Nanyang Technological University (NTU) en onderzoekers van het Singapore Eye Research Institute (SERI), bereidden nano-sized blaasjes uit cellen via een celafschuifbenadering voor gebruik bij wondgenezing en weefselregeneratieve toepassingen. Ze ontdekten dat deze blaasjes van nanoformaat, Cell-Derived Nanovesicles (CDN’s) genoemd, de EV’s nabootsen, niet alleen wat betreft hun fysieke kenmerken, maar ook wat betreft hun biologische ladingen (eiwitten, lipiden en nucleïnezuren) en kunnen worden geproduceerd met veel hogere opbrengsten. .

Prof. Pastorin zei: “Dit onderzoek toont aan dat van cellen afgeleide nanovesicles veelbelovend zijn voor verschillende biomedische toepassingen. Ons team heeft de nanovesicles afgeleid van verschillende celtypen, zoals immuuncellen en stamcellen voor respectievelijk vermindering van ontstekingen en weefselregeneratie.”

In deze studie onderzochten prof. Pastorin en haar promovendus dr. Yub Raj Neupane in samenwerking met dr. Harish K Handral van het Agency for Science, Technology and Research, en prof. Czarny de rol die CDN’s verkregen uit mesenchymale stamcellen (MSC -CDN’s) gespeeld bij het versnellen van wondgenezing. Als onderdeel van dit onderzoek werden high-throughput proteomics en genontologie-analyse uitgevoerd om de sterk verrijkte eiwitten en hun lokalisatie in deze blaasjes te identificeren.

De onderzoekers ontdekten dat deze MSC-CDN’s een signaalroute activeerden in menselijke dermale fibroblastcellen (HDF). Dit verhoogde de proliferatie en migratie van HDF-cellen naar het wondbed, samen met een verbeterde afgifte van celproliferatie-gerelateerde markers, groeifactoren en andere cellulaire regeneratiecomponenten om het genezingsproces te ondersteunen.

Deze studie toonde ook aan dat deze MSC-CDN’s de vorming van nieuwe bloedvaten in celculturen bevorderden. In muizenmodellen bleken ze genezing in vergelijkbare mate te bevorderen in vergelijking met MSC-EV’s, maar met een genezingssnelheid die bijna twee keer zo snel was.

In toekomstig werk zal het team doorgaan met het onderzoeken van het gebruik van deze blaasjes als therapeutische middelen voor hart- en vaatziekten en voor medicijnafgifte.