Opdagelsen af, at størrelsen betyder noget i celle-til-celle-kommunikation, kan låse op for nye metoder til sygdomsdiagnostik og -behandling

Størrelse betyder virkelig noget, når det kommer til de mekanismer, som celler bruger til at kommunikere med hinanden, ifølge banebrydende ny nanobioteknologisk forskning, som har vigtige implikationer for diagnosticering og behandling af sygdom.

Et internationalt hold af videnskabsmænd har gjort store fremskridt med at forstå 'exosomer' - små biologiske strukturer (eller 'vesikler'), som bruges af celler i kroppen til at overføre information. Forskerne mener, at resultaterne kan have betydning for flere områder inden for lægevidenskaben, fra personalisering af medicinske behandlinger til bedre forståelse af væksten og spredningen af ​​kræftsvulster.

Exosomer er pakket med proteiner og RNA. De kan genereres af én celle, optaget af en anden, og udløse et specifikt svar. Til dato, videnskabelig forskning har fokuseret på indholdet af exosomer, men en ny undersøgelse ledet af videnskabsmænd ved University of Lincoln, Storbritannien, fokuserede i stedet på størrelsen af ​​exosomer, og hvordan dette påvirker den måde, de fungerer på.

Ledet af Dr Enrico Ferrari, en specialist i nanobioteknologi, holdet opdagede, at jo mindre exosomer er, jo lettere er det for målceller at opfange dem. Dette gør kommunikationen mellem celler meget hurtigere.

Undersøgelsen undersøgte exosomer taget fra en patient med et højgradigt gliom (hurtigt voksende hjernetumor). Forskerne havde tidligere fundet ud af, at nogle stamceller i patientens hjerne producerede exosomer, der var ansvarlige for at støtte kræftceller og gøre dem mere aggressive.

Deres seneste arbejde tyder på, at aggressionsniveauet i en tumor kan bestemmes af størrelsen af ​​de exosomer, der produceres af kræftcellerne - for eksempel jo mindre exosomer, jo hurtigere kan cellerne kommunikere og formere sig, og jo hurtigere kræften udvikler sig.

Disse indledende fund kan derfor have vigtige konsekvenser for prognosen for forskellige kræftformer i fremtiden, da læger måske er i stand til at undersøge størrelsen af ​​de producerede exosomer og mere præcist forudsige forløbet af en patients tumor.

Undersøgelsen blev udført af forskere fra School of Life Sciences ved University of Lincoln, UK; Institut for Medicinske og Biologiske Videnskaber ved Universitetet i Udine; og afdelingen for neurovidenskab på Santa Maria della Misericordia University Hospital, begge i Italien. Resultaterne er offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift, Nanomedicin:Nanoteknologi, Biologi og medicin .

"I stedet for at se ind i exosomet, vi besluttede at tage et detaljeret kig på køretøjets beskaffenhed, specifikt dens størrelse", forklarede Dr. Ferrari. "Hvis du tænker på et exosom som en pakke, uanset de specifikke molekyler den bærer, arten af ​​'kuverten' vil sandsynligvis være af stor betydning for leveringen af ​​meddelelsen. Jo større konvolutten er, jo sværere er det at levere!

"Tidligere forskning har undersøgt, hvordan størrelse påvirker adfærden af ​​kunstige nanopartikler i en menneskelig krop, og denne nye undersøgelse fandt ud af, at biologiske partikler som exosomer kan virke på nogenlunde samme måde - jo mindre de er, jo højere deres budskab er, da det er nemmere for målceller at tage dem op og 'høre' budskabet.

"Traditionelt har det været svært at observere denne adfærd i exosomer, fordi de er ekstremt små (godt under optisk opløsning), meget undvigende, og svært at isolere. Imidlertid, vores team udviklede et nyt sæt teknikker til at overvinde alle disse faktorer og besvare vigtige spørgsmål om størrelsesafhængig optagelse, som ikke tidligere er blevet behandlet.

"Størrelsen af ​​forskellige exosomer er blevet undersøgt i et par andre undersøgelser, men aldrig i forhold til, hvor effektivt de kan levere deres budskaber."

Den nye forskning kan også have fremtidige konsekvenser for levering af medicin, da exosomer potentielt kan bruges som nanobærere for specifikke lægemidler. Forskerne forudsiger, at det kan være muligt at manipulere størrelsen af ​​exosomer, der bruges i terapeutika, for at gøre dem mere effektive, og at bruge de personlige exosomer, der produceres i den menneskelige krop - eller partikler, som efterligner den måde, de opfører sig på - til at opnå mere målrettet og effektiv medicinlevering. Denne proces kaldes exoterapi.

Holdet håber nu at forfølge yderligere forskning på dette område for mere præcist at forstå virkningen af ​​exosomstørrelse på den måde, celler kommunikerer på, og udvikle måder, hvorpå denne viden kan bruges i diagnosen, prognose og behandling af den enkelte patient.