Биотехнологии здоровья

4.2. Биогенез экзосом

Процесс образования экзосом – это часть эндосомально-лизосомальной системы клетки, при которой внутриклеточные мембранные структуры превращаются в транспортные наночастицы. Согласно Международному обществу внеклеточных везикул (ISEV, 2023), биогенез экзосом включает несколько этапов:

Этап 1. Эндоцитоз и формирование ранних эндосом

– Плазматическая мембрана клетки инвагинируется (втягивается внутрь), образуя везикулы эндоцитоза.

– На этом этапе происходит сортировка мембранных белков и липидов, которые в дальнейшем могут попасть в состав будущих экзосом.

Этап 2. Созревание эндосом и образование мультивезикулярных телец (МВТ)

– Ранние эндосомы созревают в поздние эндосомы, в их просвете начинают формироваться внутрипузырьковые везикулы (intraluminal vesicles, ILVs).

– Этот процесс регулируется ESCRT-комплексами (Endosomal Sorting Complex Required for Transport) – специализированными белковыми системами, ответственными за упаковку молекул в ILVs.

– Альтернативный путь формирования – ESCRT-независимый, с участием тетраспанинов (CD63, CD81) и специфических липидов (церамид).

Этап 3. Наполнение содержимым

– Внутрипузырьковые везикулы загружаются белками, нуклеиновыми кислотами, липидами и метаболитами, которые отражают физиологическое или патологическое состояние клетки-донора.

Например:

– При воспалении в экзосомы попадают провоспалительные цитокины и микроРНК, стимулирующие иммунный ответ.

– В опухолевых клетках – онкогенные белки и микроРНК, способные влиять на соседние клетки и способствовать метастазированию.

Этап 4. Экзоцитоз

– Мультивезикулярные тельца сливаются с плазматической мембраной клетки.

– Внутрипузырьковые везикулы выделяются во внеклеточное пространство, превращаясь в экзосомы.

– Дальнейшее их распространение происходит по биологическим жидкостям – крови, лимфе, спинномозговой жидкости, слюне и др.

Этап 5. Захват экзосом клетками-реципиентами

Экзосомы взаимодействуют с клетками-мишенями с помощью:

– рецептор—лигандных взаимодействий (селективная адресация),

– эндоцитоза,

– или прямого слияния мембран.

– После поглощения содержимое экзосом может:

– активировать сигнальные пути клетки,

– изменить экспрессию генов,

– запустить процессы регенерации или, напротив, патологические изменения.

Пример из клинических исследований

В работе Katsuda et al., 2013 показано, что экзосомы мезенхимальных стволовых клеток, введенные в зону ишемического повреждения мозга у животных, способствуют восстановлению нейрональных связей и улучшению когнитивных функций за счет переноса нейропротекторных микроРНК.

4.3. Свойства экзосом

Экзосомы обладают уникальным набором физико-химических и биологических характеристик, которые определяют их роль в физиологии и медицине.

Нанометрический размер

– Диаметр экзосом составляет в среднем 30—150 нм, что позволяет им свободно циркулировать в межклеточном пространстве и проникать через биологические барьеры, включая гематоэнцефалический барьер (ГЭБ).

– Это свойство делает их перспективными носителями для доставки лекарственных средств и генетического материала в головной мозг при лечении нейродегенеративных заболеваний.

Клинический пример: В исследованиях на модели болезни Паркинсона (Haney et al., 2015) экзосомы, нагруженные антиоксидантным ферментом каталаза, успешно пересекали ГЭБ и снижали уровень нейровоспаления.

Биосовместимость и низкая иммуногенность

Экзосомы имеют сходный с клеточными мембранами состав липидного бислоя, что обеспечивает их высокую биосовместимость.

– Низкая иммуногенность снижает риск иммунного отторжения и позволяет использовать их как универсальные транспортные системы в клинической практике.

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.