Внеклеточные нановезикулы — частицы, посредством которых клетки в организме общаются друг с другом. В трех посвященных им работах ученые из Сколтеха и их коллеги представили два метода выделения везикул из плазмы крови для диагностики некоторых видов рака и других заболеваний и один метод для доставки в клетку лекарств под видом везикул.
Исследования опубликованы в журналах Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Journal of Extracellular Vesicles и Analysis & Sensing. Клетки в нашем организме очень общительны. В числе прочего они общаются отправляя друг другу внеклеточные нановезикулы — частицы, окруженные мембраной из белков и липидов. «Сообщения» в них зашифрованы в виде набора белков и нуклеиновых кислот внутри, а также белков на поверхности. Последние — один из объектов исследований Лаборатории биофотоники Сколтеха, которой руководит профессор Дмитрий Горин.
Интерес ученых к внеклеточным нановезикулам связан в том числе с перспективой их использования в медицинской диагностике и терапии. Отправленные разными клетками везикулы можно отличить друг от друга по поверхностным белкам. За счет этого можно по характерным везикулам судить о присутствии в организме, например, раковых клеток, инфекции и так далее. Что касается терапии, то, поскольку везикулы имеют доступ в клетку на правах «курьера», они могут пронести внутрь лекарство.
Старший научный сотрудник Сколтеха Василий Чернышев и его коллеги из МФТИ и стартапа — резидента Сколково «Простагност» придумали способ выделения внеклеточных нановезикул из плазмы крови и других биологических жидкостей. По чистоте и выходу везикул он превосходит два основных на сегодня метода — ультрацентрифугирование и эксклюзионную хроматографию. Новый подход работает быстро, обходится дешево и требует лишь стандартного оборудования — все это важно для эффективной и недорогой диагностики.
В другом исследовании ведущий научный сотрудник Сколтеха Алексей Ященок совместно с Чернышевым и соавторами из группы профессора Сергея Деева из ИБХ РАН предложили еще один метод выделения везикул из плазмы крови. Он способен, с одной стороны, поймать все внеклеточные нановезикулы без разбора, с другой стороны — отличить те, что пришли из больных клеток, от тех, что пришли из здоровых.
Дорогостоящее оборудование здесь тоже не требуется: везикулы садятся на магнитные шарики, покрытые рецепторами, за которые хватаются белки, общие для всех внеклеточных нановезикул. Затем шарики собираются обычным магнитом, а уже конкретные везикулы, указывающие на некоторую опухоль, анализируются дальше проточной цитометрией (с использованием молекул с флуоресцентной меткой, специфичных к определенным рецепторам).
Чернышев, Ященок, бывший аспирант Сколтеха Даниил Ноздрюхин и исследователи из МФТИ также представили метод нанесения внеклеточных нановезикул на поверхность довольно крупных частиц, которые потенциально способны нести лекарство. Коллектив показал, что в таком виде частицы хорошо поглощаются клетками, а значит, подход можно использовать, чтобы подсовывать клеткам замаскированное лекарство. А если нанести такое покрытие на крошечные сенсоры, ими можно будет изучать тонкости работы клетки изнутри.
Ученые собираются продолжить свои исследования в сотрудничестве с ведущими медицинскими центрами. В частности, в планах выделение внеклеточных нановезикул из плазмы крови или образцов биопсии опухолей реальных пациентов. Другое перспективное направление — создание биоаналитических платформ для извлечения и анализа везикул на основе микрофлюидики.