Een visuele weergave van het vormingsproces van hybride exosomen geladen met therapeutische lading, eenvoudigweg bereikt door cubosomen en exosomen te mengen. De figuur illustreert de werkelijke voorbereidingsmethode, en benadrukt de eenvoud en het gemak van implementatie, waardoor het proces toegankelijk is zonder gespecialiseerde apparatuur. Credit: Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Exosomen, van nature afgeleide blaasjes die verantwoordelijk zijn voor intercellulaire communicatie, zijn in opkomst als de volgende generatie geneesmiddelenafgiftesystemen die in staat zijn om therapeutica naar specifieke cellen te transporteren. Hun strak gepakte, cholesterolrijke membranen maken het echter extreem moeilijk om grote moleculen zoals mRNA of eiwitten in te kapselen.
Conventionele benaderingen zijn gebaseerd op technieken zoals elektroporatie of chemische behandeling, die vaak zowel de geneesmiddelen als de exosomen beschadigen, de efficiëntie van de afgifte verminderen en complexe zuiveringsstappen vereisen – die allemaal significante barrières voor commercialisering vormen.
Een gezamenlijk onderzoeksteam onder leiding van Dr. Hojun Kim bij het Center for Advanced Biomolecular Recognition en Dr. Hong Nam Kim bij het Centre for Brain Convergence Research van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) heeft een nieuwe drugslaadtechniek ontwikkeld die grote biomoleculen mogelijk maakt om efficiënt te worden opgenomen in exosomen.
De studie is gepubliceerd in het dagboek Natuurcommunicatie.
Deze doorbraak maakt een stabiele inkapseling van het medicijn in minder dan 10 minuten mogelijk, waardoor de behoefte aan gespecialiseerde apparatuur of complexe verwerking wordt geëlimineerd.
Het team gebruikte een lipidengebaseerd nanodeeltje dat bekend staat als een ‘cubosoom’, dat de fusiestructuur van celmembranen nabootst en natuurlijk combineert met exosomen.
Door cubosomen te mengen die mRNA gedragen met exosomen bij kamertemperatuur gedurende slechts 10 minuten, bereikten de onderzoekers efficiënte fusie en bevestigden dat het mRNA met succes in de exosomen werd geladen. Analyse toonde aan dat meer dan 98% van het mRNA was ingekapseld, terwijl de structurele integriteit en biologische functie van de exosomen werden bewaard.
-
Een conceptueel diagram dat illustreert hoe cubosomen en exosomen versmelten via membraanfusie, waardoor de overdracht van grote biomoleculaire geneesmiddelen – zoals mRNA en eiwitten – in het exosoominterieur mogelijk wordt. Experimentele resultaten bevestigden de succesvolle zeer efficiënte belasting van verschillende macromoleculaire therapeutica. Credit: Korea Institute of Science and Technology (KIST)
-
Hybride exosomen geladen met geneesmiddelen bleken de bloed-hersenbarrière effectief over te steken en therapeutische moleculen in hersenweefsel af te leveren. Deze bevindingen tonen het sterke potentieel van het platform aan als een precisie-gerichte behandeling voor neurologische aandoeningen. Credit: Korea Institute of Science and Technology (KIST)
Bovendien toonden de gemanipuleerde exosomen het vermogen om de bloed-hersenbarrière over te steken, een van de moeilijkste hindernissen bij de afgifte van geneesmiddelen. Het team heeft met name een “homing” -effect waargenomen, waarbij exosomen terugkeren naar het type cel waaruit ze voortkwamen, waardoor gerichte medicijnafgifte aan zieke weefsels mogelijk was.
Deze technologie bereikt een efficiënte lading van grote biomoleculen zonder de exosomen zelf te veranderen, de deur openen voor praktische toepassingen van op exosoom gebaseerde therapieën in precisiegeneeskunde.
De techniek is sterk aanpasbaar aan klinische omgevingen, omdat het geen gespecialiseerde apparatuur of complexe verwerking vereist. Het behoudt de exosoomfunctie, terwijl het de afgifte van grote ladingen mogelijk maakt, wat een breed potentieel biedt voor de behandeling van hardnekkige ziekten, waaronder neurologische aandoeningen, kanker en auto -immuunaandoeningen.
Het team is van plan om verdere veiligheidsevaluaties uit te voeren voor klinische vertaling en een massaproductiesysteem voor cubosomen op te zetten.
Dr. Hojun Kim van Kist verklaarde: “Deze technologie stelt medische professionals in staat om gemakkelijk exosomen en therapeutische moleculen op de klinische locatie te combineren, waardoor het een zinvolle stap is in de richting van het realiseren van gepersonaliseerde geneeskunde.”
Dr. Hong Nam Kim voegde eraan toe: “Omdat het precieze medicijnafgifte mogelijk maakt, zelfs in complexe weefsels zoals de hersenen, heeft het een groot potentieel voor de behandeling van een breed scala aan ziekten.”
Meer informatie:
Gamsong Son et al, fusogene lipide nanodeeltjes voor snelle afgifte van grote therapeutische moleculen aan exosomen, Natuurcommunicatie (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59489-5
Dagboekinformatie:
Natuurcommunicatie
Verstrekt door de National Research Council of Science and Technology