Nieuw productieproces voor therapeutische nanoblaasjes

Deeltjes die bekend staan ​​als extracellulaire blaasjes spelen een vitale rol in de communicatie tussen cellen en in veel celfuncties. Deze “membraandeeltjes”, die door cellen in hun omgeving worden losgelaten, bestaan ​​uit een celmembraan met daarin een lading specifieke signaalmoleculen, eiwitten, nucleïnezuren en lipiden. Helaas worden slechts kleine hoeveelheden van de blaasjes spontaan door cellen gevormd.

De inhoud van deze extracellulaire blaasjes varieert afhankelijk van de oorsprong en toestand van de cel, evenals de eiwitten die aan het blaasoppervlak zijn verankerd. Onderzoekers gebruiken deze eigenschappen om nieuwe technieken te ontwikkelen voor het diagnosticeren van kanker, bijvoorbeeld op basis van de analyse van extracellulaire blaasjes geïsoleerd uit bloedmonsters.

Extracellulaire blaasjes zouden ook een sleutelrol kunnen spelen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen van de volgende generatie. Omdat de blaasjes van natuurlijke oorsprong zijn, zijn ze biocompatibel en kunnen ze een breed scala aan verschillende reacties in het lichaam veroorzaken.

Onderzoekers hopen daarom de deeltjes te gebruiken om het immuunsysteem te beïnvloeden, bijvoorbeeld om kankercellen te vernietigen. Tot nu toe was een grote uitdaging echter de reproduceerbare productie van de grote hoeveelheden homogene blaasjes die nodig zijn voor dergelijke studies.

Een snellere route naar meer deeltjes

Nu heeft een team van onderzoekers onder leiding van professor Jörg Huwyler van de afdeling Farmaceutische Wetenschappen en het Zwitserse Nanoscience Institute (SNI) van de Universiteit van Basel een zeer efficiënte bereidingsmethode ontwikkeld voor extracellulaire blaasjes die tot 100 keer meer deeltjes per cel levert en uur dan conventionele methodes. Ze beschrijven de nieuwe methode in het tijdschrift Communicatie Biologie.

“We beginnen het voorbereidingsproces door kankercellen te kweken, waarin we celdood induceren door chemische stressoren toe te voegen”, legt Claudio Alter, eerste auteur van de studie en een doctoraatsstudent aan de SNI Ph.D. School. “De cellen vormen dan blaasjes, die na een paar uur loskomen van de oudercel.”

Met een diameter van 1 tot 3 micrometer zijn deze gigantische plasmamembraanblaasjes veel te groot voor therapeutische toepassingen. In het nieuw ontwikkelde proces worden ze daarom meerdere keren door een filtermembraan geperst om ze kleiner te maken. “Na meerdere filterpassages verkrijgen we een homogene oplossing van nano-plasmamembraanblaasjes (nPMV) met een diameter van 120 nanometer – precies wat we nodig hebben voor volgende toepassingen”, legt Alter uit.

Verschillende oorsprong, verschillende toepassingen

Het team van onderzoekers karakteriseerde vervolgens deze nPMV’s en vergeleek hun grootte, homogeniteit en eiwit- en lipidenlading met die van exosomen – momenteel de meest gebruikte extracellulaire blaasjes. Ze onderzochten ook hoe goed de nPMV’s interageren met andere cellen. In deze analyses vertoonden de nano-plasmamembraanblaasjes vergelijkbare eigenschappen als exosomen.

“Hun specifieke lading en de aanwezigheid van membraangebonden markers afgeleid van de oudercellijn biedt de mogelijkheid om nPMV’s voor therapeutische doeleinden te gebruiken”, zegt Jörg Huwyler. “We denken nu vooral aan stimulering van het immuunsysteem, bijvoorbeeld bij vaccinatie of bij immunotherapie tegen kanker.”