Три исследования используют клеточные "посылки" для диагностики и доставки лекарств

Исследователи Сколтеха и их коллеги представили в трех статьях два метода извлечения внеклеточных везикул (EV) из образцов крови для диагностики некоторых видов рака и других заболеваний, а также технику "убеждения" клеток принять лекарство, маскируя молекулы препарата под EV. Работы опубликованы в Journal of Extracellular Vesicles, Analysis & Sensing и Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

Внеклеточные везикулы — это мембранные частицы, которые клетки используют для обмена сообщениями в виде "супа" из нуклеиновых кислот и белков внутри и белков на поверхности. Последние изучают исследователи из Лаборатории биофотоники Сколтеха под руководством профессора Дмитрия Горина.

EV интересны для медицинской диагностики и терапии. Поскольку везикулы, продуцируемые разными клетками (например, раковыми), можно отличить по характерным поверхностным белкам, их можно использовать для ранней диагностики связанных заболеваний. Для терапии EV привлекательны тем, что клетки распознают их как свои "посылки" и свободно впускают внутрь, поэтому имеет смысл упаковывать в них молекулы лекарств.

Новый метод выделения EV

Старший научный сотрудник Сколтеха Василий Чернышев и его коллеги из МФТИ и стартапа Prostagnost разработали способ выделения EV из плазмы крови и других биологических жидкостей. Он дает больше везикул с более высокой чистотой, чем два распространенных метода: ультрацентрифугирование и эксклюзионная хроматография. Новый метод, описанный в Journal of Extracellular Vesicles, прост, быстр, дешев и использует стандартное лабораторное оборудование, что делает диагностику более эффективной и доступной.

Метод изоляции и анализа EV с помощью магнита

В другом проекте, опубликованном в Analysis & Sensing, Чернышев и ведущий научный сотрудник Сколтеха Алексей Ященок совместно с группой профессора Сергея Деева из Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН разработали технику изоляции всех EV из плазмы крови с последующим анализом для дифференциации везикул от здоровых и больных клеток.

Метод использует постоянный магнит, размещенный рядом с пробиркой, для изоляции везикул, которые захватываются на магнитные шарики с рецепторами к белкам, общим для всех EV. Специфичные EV, ассоциированные с интересующей опухолью, затем анализируют с помощью проточной цитометрии, используя молекулярные мишени с флуоресцентными метками.

Доставка лекарств с помощью EV

В третьем исследовании (Colloids and Surfaces B: Biointerfaces), в котором также участвовали Чернышев, Ященок, бывший аспирант Сколтеха Даниил Ноздрюхин и исследователи из МФТИ, представлена техника покрытия достаточно крупных частиц EV для доставки лекарств. Команда показала, что клетки легко поглощают частицы, покрытые EV, поэтому подход можно использовать для "подсовывания" клеткам замаскированных молекул лекарств. Это также сработает с крошечными покрытыми EV сенсорами для изучения внутренних процессов клетки.

Дальнейшие исследования в сотрудничестве с ведущими медицинскими центрами будут включать выделение EV из образцов биопсии опухолей или плазмы крови реальных пациентов. Еще одно перспективное направление — разработка биоаналитических платформ для выделения и изучения EV с использованием микрофлюидики.