Внеклеточные везикулы (EVs) быстро стали одним из наиболее перспективных направлений в современной биологии. Эти наноразмерные посланники опосредуют взаимодействие между клетками, тканями и органами, влияя на процессы от иммунной сигнализации до развития рака. Их растущая диагностическая, прогностическая и терапевтическая значимость ускорила исследования во всём мире.
Однако существует серьёзное ограничение: отсутствие эффективных, масштабируемых и независимых от оборудования методов изоляции EV. Существующие методы, включая ультрацентрифугирование и эксклюзионную хроматографию (SEC), остаются трудоёмкими, требуют сложного оборудования и не подходят для обработки больших объёмов биологических жидкостей.
Чтобы устранить этот пробел, группа под руководством профессора Наквона Чоя из Университета Кореи разработала практичную, масштабируемую платформу для изоляции EV, которая работает без этапов предварительной обработки или специализированного оборудования.
Их результаты, опубликованные в Nature Nanotechnology, представляют мезо–макропористые гидрогели, сконструированные с порами, достаточно большими для пропускания EV, сохраняя при этом структурную стабильность.
Как объясняет профессор Чой: «Мы создали мезо–макропористые частицы гидрогеля PEGDA с порами диаметром около 400 нм с помощью метода крио-фотоперекрёстного сшивания. В этом процессе замороженные растворы-предшественники гидрогеля содержат кристаллы льда, которые действуют как порогены, создавая поры, проницаемые для EV, при перекрёстной сшивке полимерных цепей».
EV захватываются за счёт селективного взаимодействия зарядов в присутствии высоких концентраций соли (NaCl) и высвобождаются после удаления соли. Это позволяет напрямую изолировать их из крови, плазмы, мочи, слюны, асцитной жидкости, молока и сред для культивирования клеток — без последовательной фильтрации или ультрацентрифугирования.
Система обладает высокой масштабируемостью — от микролитров до объёмов в литрах — и сохраняет EV на месте посредством лиофилизации. Регулируя условия замораживания, команда может обогащать определённые субпопуляции EV.
Результаты были поразительными: гидрогелевая изоляция позволила получить до 1539-кратного увеличения выхода EV из молока по сравнению с ультрацентрифугированием и сократить время обработки почти в шесть раз, всё без предварительной обработки.
Выделенные EV сохраняли структурную и функциональную целостность, способствуя пролиферации фибробластов и кератиноцитов и обеспечивая защиту от окислительного стресса.
Диагностическая полезность была продемонстрирована путём профилирования микроРНК в мочевых EV для выявления рака предстательной железы. EV, хранящиеся в лиофилизированных гидрогелях, оставались стабильными до 60 дней без необходимости холодовой цепи, а частицы гидрогеля были экономически эффективными и пригодными для повторного использования, что повышает их жизнеспособность для исследований и промышленного использования.
Платформа предлагает многочисленные преимущества: высокий выход и чистота, быстрая обработка, масштабируемость, широкая совместимость с биологическими жидкостями, долгосрочное сохранение и настраиваемое обогащение.
В терапевтическом плане EV, полученные из молока, обещают применение для заживления ран, регенерации тканей и в космецевтике.
Диагностически быстрая изоляция EV из мочи, слюны или крови поддерживает неинвазивное обнаружение биомаркеров. В промышленности масштабируемость и стабильность при температуре окружающей среды позволяют производить и распространять EV в больших масштабах, в том числе в условиях ограниченных ресурсов.
Профессор Чой, профессор Бонг и доктор Канг отмечают: «Наш мезо–макропористый гидрогель имеет перспективы для перевода исследований EV из лаборатории в клиническую и промышленную практику. Он экономически эффективен, пригоден для повторного использования и не требует специализированного оборудования, позволяя пользователям восстанавливать и сохранять EV по мере необходимости, даже на больших расстояниях без холодовой цепи».
«Мы рассматриваем эту технологию как универсальную платформу для продвижения исследований EV — от фундаментальных исследований до применения в диагностике, прогнозировании и терапии».
Предоставлено Korea University College of Medicine.