Учёные определили ключевой молекулярный механизм в коммуникации клеток

Новое исследование описывает ключевой молекулярный механизм, объясняющий, как клетки обмениваются информацией через внеклеточные везикулы (EVs) — мелкие частицы с большим терапевтическим потенциалом. Результаты, опубликованные в Journal of Extracellular Vesicles, показывают, что белковый комплекс Commander, ранее известный своей ролью в рециклинге мембран, также координирует попадание и внутриклеточную судьбу везикул. Это открытие проливает свет на процесс межклеточной коммуникации, что важно для разработки новых методов терапии и диагностики.

Исследование возглавляли профессор Альберт Лу с факультета медицины и наук о здоровье UB и центра CELLEX (IDIBAPS-UB) и Мария Яньес-Мо из Центра молекулярной биологии Северо Очоа (CSIC-UAM). В работе также участвовал Карлес Энрич.

По словам Лу, понимание того, как клетки-рецепторы захватывают и обрабатывают внеклеточные везикулы, важно для понимания того, как наше тело общается на молекулярном уровне. Это знание также ключевое для использования терапевтического и диагностического потенциала этих везикул, поскольку их эффективность зависит от возможности направить их и обеспечить захват нужными клетками-мишенями.

Инновационная методология на основе техники CRISPR

Внеклеточные везикулы (EVs) — это наночастицы, секретируемые всеми клетками, которые действуют как биологические посредники: они транспортируют белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Чтобы определить молекулярные механизмы, направляющие их захват и интернализацию в клетке, исследователи использовали инновационный подход, состоящий в применении массового геномного скрининга на основе технологии CRISPR-Cas9.

Этот инструмент позволяет исследователям поочерёдно деактивировать каждый из более чем 20 000 человеческих генов, чтобы проанализировать их роль в процессе. Клетки были генетически модифицированы так, чтобы каждая группа имела деактивированный разный ген. Затем клетки подвергали воздействию EVs, помеченных флуоресцентным красителем, и с помощью проточной цитометрии измеряли клетки, захватившие больше или меньше везикул. Затем методом FACS разделяли клетки с более высокой или низкой способностью к захвату. Деактивированные гены в каждой группе впоследствии идентифицировали с помощью массового секвенирования.

Этот систематический и непредвзятый подход позволяет открывать новые регуляторы, не полагаясь на предварительные гипотезы, в отличие от традиционных методов, фокусирующихся на конкретных кандидатах.

Результаты показывают, что эндосомный рециклирующий комплекс Commander, состоящий из различных белков, действует как фундаментальный и общий регулятор захвата везикул. Тот факт, что исследование проводилось на разных линиях человеческих клеток, позволяет предположить, что механизм консервативен и потенциально универсален, хотя его активность может варьироваться в зависимости от типа клеток или физиологического контекста.

Потенциал для новых регенеративных, онкологических или противовоспалительных терапий

Понимание этого процесса имеет важные терапевтические последствия, поскольку способность этих везикул пересекать мембраны и достигать специфических тканей делает их потенциальными естественными средствами доставки лекарств или терапевтических молекул. Понимание того, как регулируются их попадание, внутриклеточный транспорт и доставка молекулярного груза, открывает путь к проектированию EVs с контролируемой направленностью, улучшая их эффективность в регенеративных, онкологических или противовоспалительных терапиях.

В настоящее время исследователи работают над более детальным пониманием роли комплекса Commander в контроле захвата и внутриклеточной судьбы этих везикул, а также над определением, сохраняется ли этот механизм в других типах клеток или тканей. Они также хотят выяснить, могут ли нарушения в комплексе быть вовлечены в патологические изменения клеточной коммуникации, например, при раке или нейродегенеративных расстройствах.

В долгосрочной перспективе цель — научиться манипулировать этим путём, чтобы модулировать коммуникацию между клетками и улучшить использование EVs в качестве терапевтических и диагностических инструментов.