ЭКЗОСОМАЛЬНАЯ ТЕРАПИЯ: НОВАЯ СТРАТЕГИЯ ТРАНСДЕРМАЛЬНОЙ ДОСТАВКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

19.06.2023

Экзосомы_1000х500.jpg

Экзосомы — специализированные внутриклеточные пузырьки, участвующие в межклеточной коммуникации. На первом этапе формирования образуются одиночные экзосомы, каждая из которых представляет собой везикулу, наполненную различными активными веществами. В последствии несколько экзосом окружаются общей внешней мембраной, в результате формируется пузырек бóльшего размера, так называемая мульламеллярная везикула (MLV), внутри которой несколько экзосом. MLV подходит к клеточной мембране, сливается с ней, и экзосомы оказываются вне клетки.

Экзосомы могут переносить различные вещества — белки, липиды и нуклеиновые кислоты, такие как ДНК, мРНК и миРНК. Эти везикулы участвуют в иммунной модуляции, восстановлении тканей, ангиогенезе и метастазировании. Более того, они участвуют в передаче патогенных факторов, что, в частности, наблюдается при онкологии и нейродегенеративных расстройствах (в том числе болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз). Последнее обстоятельство позволило ученым рассматривать экзосомы как перспективный инструмент диагностики различных патологий. Благодаря высокой стабильности и способности инкапсулировать специфические для заболевания биомаркеры, экзосомы обладают большим потенциалом для неинвазивного раннего выявления и мониторинга заболеваний.

Экзосомы могут использоваться и терапевтических целях в качестве переносчика лекарств и даже генетического материала, поскольку обладают крайне низкой иммуногенностью, высокой гемосовместимостью, способностью проникать через тканевые барьеры и связываться со своими клеточными мишенями. Кроме того, они очень стабильны в жидкостях организма. Используя в качестве источника разные клетки, можно получить экзосомы с различными терапевтическими свойствами. Например, экзосомы, секретируемые прогениторными клетками сердца, предотвращали апоптоз клеток миокарда, связанный с окислительным стрессом [1] (Xiao J. et al., 2016). Экзосомы, выделяемые клетками дермального сосочка, способствуют развитию волосяных фолликулов [2] (Hu S. et al., 2020). Для терапии рака груди были успешно использованы экзосомы из клеток эмбриона почки человека 293 T (HEK293T), загруженные миРНК let7c-5p6, которая эффективно подавлял пролиферацию и миграцию раковых клеток [3] (Kim H., Rhee W.J., 2020).

Экзосомы привлекли большое внимание благодаря способности облегчать межклеточную коммуникацию во время заживления и репарации тканей после повреждения, а также важной роли в физиологической регенерации. Эти качества экзосом оказались очень востребованы и в дерматологии, и в косметологии. Экзосомы, используемые для работы с кожей, получают из разных клеток.

Экзосомы мезенхимальных стволовых клеток (МСК-экзосомы). МСК являются популярным источником для выделения экзосом из-за своей доступности — эти клетки присутствуют в различных тканях, таких как жировая ткань, костный мозг и пуповина. МСК-экзосомы продемонстрировали высокие регенеративные свойства и в настоящий момент активно изучаются на предмет применения в заживлении ран, восстановлении кожных тканей и противовоспалительной терапии. МСК-экзосомы могут стимулировать выработку коллагена, усиливать ангиогенез и модулировать иммунный ответ, что делает их ценными для общего оздоровления и омоложения кожи.
Экзосомы фибробластов. Фибробласты — клетки, отвечающие за синтез коллагена и производство внеклеточного матрикса дермального слоя кожи. Экзосомы, полученные из фибробластов, могут доставлять факторы роста, цитокины и матричные белки, способствующие выработке коллагена, улучшают эластичность кожи и уменьшают видимость морщин и рубцов. Эти экзосомы играют важную роль в омоложении кожи и антивозрастной терапии.
Экзосомы кератиноцитов. Кератиноциты — это основные клетки эпидермиса, наружного слоя кожи. Экзосомы, полученные из кератиноцитов, были изучены на предмет их роли в барьерной функции и регенерации кожи. Они содержат различные липидные компоненты, факторы роста и антимикробные пептиды, которые помогают поддерживать целостность кожного барьера, регулируют дифференциацию эпидермальных клеток и способствуют заживлению ран.
Экзосомы меланоцитов. Меланоциты отвечают за производство меланина — пигмента, придающего цвет коже, волосам и глазам. Экзосомы из меланоцитов могут переносить ферменты, участвующие в производстве меланина, и регуляторные молекулы, контролирующие процесс переноса гранул меланина в кератиноциты, тем самым помогая в лечении нарушений пигментации кожи, таких как витилиго и мелазма. Эти экзосомы способны восстановить пигментацию и сбалансировать выработку меланина на пораженных участках кожи.
Экзосомы, полученные из тромбоцитов. Тромбоциты — клетки крови, участвующие в свертывании и заживлении ран — выделяют экзосомы, богатые факторами роста и различными биологически активными веществами. Экзосомы , выделяемые тромбоцитами, были изучены на предмет их потенциала в ускорении заживления ран, восстановлении тканей и стимулировании синтеза коллагена. Они могут усиливать ангиогенез и обеспечивать регенеративную микросреду для клеток кожи, что делает их полезными в терапии и регенерации кожи.
Экзосомы адипоцитов. Экзосомы, полученные из адипоцитов — клеток жировой ткани — привлекли к себе внимание благодаря своему потенциалу в регенерации кожи и антивозрастному действию. Экзосомы адипоцитов содержат адипокины, факторы роста и липиды, способствующие омоложению кожи, синтезу коллагена и модуляции клеточного старения. Эти экзосомы могут способствовать сохранению молодости кожи и улучшению общего состояния кожи.

Несмотря на очевидный потенциал экзосом в решении дерматологических и эстетических задач, а также в других областях медицины, ряд вопросов остается нерешенным. Во-первых, точный состав и функции экзосом, включая перенос миРНК, до сих пор не определены полностью. А это очень важно во избегание применения экзосом с нежелательными веществами, такими как молекулярные паттерны, связанные с повреждениями.

Во-вторых, нужна стандартизированная методика выделения экзосом. Стоимость и сложность процедуры выделения должны быть снижены, а чистота экзосом на выходе должна быть повышена.
В-третьих, для клинического использования требуется массовое производство высококачественных экзосом, что при существующих методах культивирования и выделения пока еще является сложной задачей. Требуется разработка многофункциональной системы для эффективного выделения и количественного анализа экзосом в режиме реального времени.
В-четвертых, для будущего развития персонализированных продуктов для ухода и лечения кожи необходимы надежные и удобные методы консервации экзосом. Сохранение белков и РНК, содержащихся в экзосомах, требует низкой температуры или даже заморозки.

И хотя эти вопросы пока еще остаются открытыми, очевидно одно — экзосомы представляют собой перспективный инструмент в области медицины и косметологии. Вероятность того, что в самом ближайшем будущем мы их встретим в коммерческих продуктах, представленных на рынке, действительно высока, учитывая, насколько интенсивны исследования в этой области [4].

Источники

Xiao J., Pan Y., Li X., et al. Disease. Cardiac progenitor cell-derived exosomes prevent cardiomyocytes apoptosis through exosomal miR-21 by targeting PDCD4. Cell Death Dis. 2016; 7(6): e2277.
Hu S., Li Z,. Lutz H, et al. Dermal exosomes containing miR-218-5p promote hair regeneration by regulating β-catenin signaling. Sci Adv. 2020; 6(30): eaba1685.
Kim H., Rhee W.J. Exosome-mediated Let7c-5p delivery for breast Cancer therapeutic development. Biotechnol Bioprocess Eng. 2020; 25(4): 513–20.
Yang G.H., Lee Y.B., Kang D. et al. Overcome the barriers of the skin: exosome therapy. Biomaterials Research; 2021; 25(22).