Mithilfe von Vesikeln, die von Zellmembranen getrennt sind, ist es möglich, Medikamente zu verabreichen, die diese zerstören oder Enzyme und Nukleinsäuren, die ihren Stoffwechsel in Krebszellen wieder aufbauen. Russische Wissenschaftler beschlossen, herauszufinden, was die Effizienz und Selektivität einer solchen Lieferung beeinflusst. Es stellte sich heraus, dass die Effizienz des Einfangens von Vesikel aus der Umgebung von den Eigenschaften der Tumorzellen selbst abhängt, einschließlich der Erhaltung der Integrität der Rezeptorproteine ​​auf ihrer Oberfläche. Gleichzeitig gibt es fast keinen Unterschied, aus welcher zellulären Quelle sie bezogen werden. Die Ergebnisse der Arbeit, unterstützt durch ein Stipendium der Russian Science Foundation (RSF), werden in der Fachzeitschrift Pharmaceutics veröffentlicht.

Die Zellen des Körpers können auf verschiedene Weise Informationen untereinander austauschen, unter anderem durch die Freisetzung extrazellulärer Vesikel in die Umgebung – die kleinsten Membranvesikel, die mit verschiedenen „Frachten“ wie Proteinen oder Nukleinsäuren gefüllt sind. Solche Blasen können von anderen Zellen absorbiert werden und ihren Inhalt auf sie übertragen. Forscher adaptieren extrazelluläre Vesikel und ähnliche Strukturen für die Wirkstoffabgabe, insbesondere in der Krebstherapie. Krebsmedikamente sind hoc.jpgtig und erfordern daher einen Träger, der nur bei Bedarf freigesetzt und wirken kann, um unerwünschte Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe zu minimieren.

Extrazelluläre Vesikel sind noch nicht ausreichend erforscht, um in der Medizin eingesetzt zu werden. Darüber hinaus gibt es ein weiteres Problem - sie in ausreichender Menge für die Therapie und den erforderlichen Reinigungsgrad zu erhalten. Daher entwickelt sich heute eine solche Richtung wie die Schaffung künstlicher Vesikel, die in ihren Eigenschaften natürliche nachahmen.

„In unserem Labor arbeiten wir mit Vesikeln, die unter Einwirkung von Cytochalasin B, einer Verbindung, die die Polymerisation von Aktinfilamenten reversibel blockiert, von der Plasmamembran von Zellen getrennt werden. Wir passen sie an, um Nukleinsäuren an Tumorzellen zu liefern. Obwohl mit dieser Technologie das Verfahren zur Gewinnung von Membranvesikeln deutlich vereinfacht werden kann, sind noch viele wichtige Fragen für deren Verwendung offen. Wie genau kann beispielsweise der Inhalt von Vesikel von Tumorzellen aufgenommen werden? Oder wie beeinflusst die Zugabe von Molekülen zu den Vesikeln, die auf interessierende Gewebe abzielen, die Freisetzung des darin enthaltenen Arzneimittels? Es ist auch nicht klar, ob es eine Selektivität bei der Aufnahme von Vesikeln, die aus verschiedenen zellulären Quellen stammen, durch Zellen gibt. Mit letzterem Problem haben wir uns im Zuge unserer Experimente beschäftigt“, sagt Anastasia Oshchepkova, Nachwuchswissenschaftlerin am Labor für Biochemie von Nukleinsäuren am Institut für Chemische Biologie und Grundlagenmedizin der SB RAS.

Mitarbeiter des Instituts für Chemische Biologie und grundlegende Medizin der sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften (Novosibirsk), zusammen mit Kollegen des Instituts für Zytologie und Genetik der sibirischen Abteilung der Russischen Akademie der Wissenschaften (Novosibirsk) und der Lomonosov Staatliche Universität Moskau (Moskau), untersuchte die Wechselwirkung von Membranvesikeln unterschiedlichen zellulären Ursprungs mit Tumorzellen verschiedener Art ... Sie wurden mit kurzen DNA-Oligonukleotiden beladen, die eine fluoreszierende Markierung trugen, die es ermöglichte, Vesikel sichtbar zu machen, nachdem sie von Tumorzellen eingefangen wurden.

Die Idee war, dass die Bläschen, die sich von der Zellmembran lösen, bestimmte Moleküle von ihrer Oberfläche aufnehmen, die für Tumorzellen einer bestimmten Herkunft „attraktiv“ sein können. Von dendritischen Zellen abgeleitete Vesikel wurden zunächst untersucht. Es stellte sich jedoch heraus, dass ihre Integrität stark verletzt war, sodass die erforderliche Selektivität der Absorption nicht erreicht werden konnte.

„Dann entschieden wir uns, zu versuchen, Vesikel zu untersuchen, die aus humanen mesenchymalen Stammzellen (MSC) gewonnen wurden. Es wurde festgestellt, dass sie die Integrität der Oberflächenproteine, die für ihre Interaktion mit Tumorzellen notwendig sind, gut bewahren. Darüber hinaus ist bekannt, dass MSCs die Eigenschaft haben, sich in die Tumormikroumgebung einzufinden, und wir erwarteten, dass die daraus erhaltenen Vesikel ähnliche Eigenschaften aufweisen könnten. Es blieb zu verstehen, ob diese Blasen von einigen Tumorzellen selektiv absorbiert werden “, kommentiert Marina Zenkova, Doktorin der biologischen Wissenschaften, Leiterin des Labors für Nukleinsäurebiochemie am Institut für Chemische Biologie und Grundlagenmedizin der SB RAS.

Experimente mit Vesikeln, die aus MSCs der funktionellen Schicht des Endometriums (der inneren Auskleidung der Gebärmutter) einer Person gewonnen wurden, zeigten, dass sie nur von Tumorzellen vom Epitheltyp effizient absorbiert wurden, nicht jedoch von Krebsblutzellen oder menschlichen Neuroblastomen. Es stellte sich jedoch heraus, dass es die Tumorzellen waren, die bestimmen, wie viele Vesikel sie aus der Umgebung einfangen können. Diese Ergebnisse wurden an drei Arten von Tumorzellen gleichzeitig bestätigt: In allen Fällen war die Effizienz des Vesikeleinfangs nicht von der Herkunft der Vesikel abhängig, sondern unterschied sich je nach Krebsart.„Die Hauptfrage, die sich beim Einsatz von Vesikel in der Therapie stellt, ist die Wahl einer geeigneten Zellquelle für deren Herstellung. Die Zugabe von Targeting-Molekülen kann die Genauigkeit ihrer Wechselwirkung mit den interessierenden Geweben signifikant erhöhen, dies erhöht jedoch die Kosten des Verfahrens zu ihrer Herstellung ernsthaft und beeinflusst wahrscheinlich ihre Immunogenität, Integrität und Aggregationseigenschaften. Unsere Studien zeigen, dass die Grundlage einer erfolgreichen Krebstherapie die Untersuchung der Eigenschaften des Tumors selbst und in geringerem Maße die Auswahl einer geeigneten Quelle ist “, resümiert der Projektleiter der Russian Science Foundation, Valentin Vlasov, Akademiker der Russischen Akademie der Wissenschaften.

Im Rahmen dieser Arbeit zeigten die Autoren, dass eine Reihe einfacher Manipulationen an der Lipidzusammensetzung vesikelproduzierender Zellen die Effizienz ihrer Aufnahme durch Tumorzellen signifikant beeinflussen kann. Zukünftig will die Gruppe die Eigenschaften von Vesikel in Tumormodellen am Tier untersuchen: Auf diese Weise ist es möglich, den Einfluss der Stromabarrieren eines Tumors und seiner Architektur auf die Wirksamkeit der Therapie zu bewerten. Ein weiterer Bereich weiterer Arbeiten ist die Untersuchung der Fähigkeit von Vesikel, die korrekte zelluläre Lokalisierung und biologische Aktivität der zugeführten Nukleinsäuren sicherzustellen.

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