Экзосомы — это везикулы естественного происхождения, отвечающие за межклеточную коммуникацию. Они становятся перспективной системой доставки лекарств нового поколения, способной транспортировать терапевтические средства к определённым клеткам. Однако их плотно упакованные мембраны, богатые холестерином, крайне затрудняют инкапсуляцию больших молекул, таких как мРНК или белки.
Традиционные подходы основаны на таких методах, как электропорация или химическая обработка, которые часто повреждают как лекарства, так и экзосомы, снижают эффективность доставки и требуют сложных этапов очистки. Всё это создаёт значительные барьеры для коммерциализации.
Совместная исследовательская группа под руководством доктора Ходжуна Кима из Центра передового биомолекулярного распознавания и доктора Хон Нам Кима из Центра исследований конвергенции мозга Корейского института науки и технологий (KIST) разработала новую методику загрузки препаратов, позволяющую эффективно инкапсулировать большие биомолекулы в экзосомы простым смешиванием.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Этот прорыв позволяет стабильно инкапсулировать препараты менее чем за 10 минут, устраняя необходимость в специализированном оборудовании или сложной обработке.
Команда использовала наночастицу на основе липидов, известную как «кубосома», которая имитирует структуру слияния клеточных мембран и естественным образом сливается с экзосомами.
Смешивая кубосомы, несущие мРНК, с экзосомами при комнатной температуре в течение всего 10 минут, исследователи достигли эффективного слияния и подтвердили, что мРНК была успешно загружена в экзосомы. Анализ показал, что более 98% мРНК были инкапсулированы, при этом структурная целостность и биологическая функция экзосом были сохранены.
Кроме того, модифицированные экзосомы продемонстрировали способность преодолевать гематоэнцефалический барьер — одно из самых сложных препятствий при доставке лекарств. Примечательно, что команда наблюдала эффект «наведения», когда экзосомы возвращаются к типу клеток, из которого они произошли, что обеспечивает адресную доставку лекарств в поражённые ткани.
Эта технология позволяет эффективно загружать большие биомолекулы, не изменяя сами экзосомы, открывая путь к практическому применению экзосомных терапий в точной медицине.
Методика легко адаптируется к клиническим условиям, поскольку не требует специализированного оборудования или сложной обработки. Она сохраняет функцию экзосом, одновременно обеспечивая доставку больших грузов, что открывает широкие возможности для лечения трудноизлечимых заболеваний, включая неврологические расстройства, рак и аутоиммунные состояния.
Команда планирует провести дополнительные оценки безопасности для клинического применения и создать систему массового производства кубосом.
Доктор Ходжун Ким из KIST заявил: «Эта технология позволяет медицинским работникам легко комбинировать экзосомы и терапевтические молекулы в клинических условиях, что является значимым шагом на пути к реализации персонализированной медицины».
Доктор Хон Нам Ким добавил: «Поскольку она обеспечивает точную доставку лекарств даже в сложных тканях, таких как мозг, она обладает большим потенциалом для лечения широкого спектра заболеваний».
Предоставлено Национальным советом научных и технологических исследований.