Neue Methode lädt mRNA in 10 Minuten in Exosomen - einfach mischen und loslegen
KIST-Team entwickelt Kubosomen-basierte Methode zur Beladung mit großen Therapeutika ohne Beschädigung der Exosomen
Exosomen, natürlich entstandene Vesikel, die für die interzelluläre Kommunikation verantwortlich sind, entwickeln sich zu Arzneimittelsystemen der nächsten Generation, die Therapeutika zu bestimmten Zellen transportieren können. Aufgrund ihrer dicht gepackten, cholesterinreichen Membranen ist es jedoch äußerst schwierig, große Moleküle wie mRNA oder Proteine einzukapseln. Herkömmliche Ansätze beruhen auf Techniken wie Elektroporation oder chemischer Behandlung, die häufig sowohl die Medikamente als auch die Exosomen schädigen, die Effizienz der Verabreichung verringern und komplexe Reinigungsschritte erfordern - all dies stellt ein erhebliches Hindernis für die Kommerzialisierung dar.
Eine visuelle Darstellung des Entstehungsprozesses von hybriden Exosomen, die mit therapeutischer Ladung beladen sind, die einfach durch das Mischen von Cubosomen und Exosomen erreicht wird. Die Abbildung veranschaulicht die eigentliche Zubereitungsmethode und unterstreicht die Einfachheit und Leichtigkeit der Umsetzung - der Prozess ist ohne spezielle Ausrüstung zugänglich.
Korea Institute of Science and Technology(KIST)
Ein gemeinsames Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Hojun Kim am Center for Advanced Biomolecular Recognition und Dr. Hong Nam Kim am Center for Brain Convergence Research des Korea Institute of Science and Technology (KIST, Präsident Sang-Rok Oh) hat eine neuartige Technik zur Medikamentenbeladung entwickelt, mit der große Biomoleküle durch einfaches Mischen effizient in Exosomen eingebracht werden können. Dieser Durchbruch ermöglicht die stabile Verkapselung von Medikamenten in weniger als 10 Minuten, ohne dass spezielle Geräte oder eine komplexe Verarbeitung erforderlich sind.
Das Team verwendete ein Nanopartikel auf Lipidbasis, ein so genanntes Kubosom, das die Fusionsstruktur von Zellmembranen nachahmt und auf natürliche Weise mit Exosomen verschmilzt. Durch das Mischen von Cubosomen, die mRNA tragen, mit Exosomen bei Raumtemperatur für nur 10 Minuten erreichten die Forscher eine effiziente Fusion und bestätigten, dass die mRNA erfolgreich in die Exosomen geladen wurde. Die Analyse zeigte, dass über 98 % der mRNA eingekapselt wurden, während die strukturelle Integrität und die biologische Funktion der Exosomen erhalten blieben.
Darüber hinaus konnten die künstlich hergestellten Exosomen die Blut-Hirn-Schranke überwinden, eine der schwierigsten Hürden bei der Verabreichung von Medikamenten. Insbesondere beobachtete das Team einen "Homing"-Effekt, bei dem die Exosomen zu der Art von Zelle zurückkehren, aus der sie ursprünglich stammen, was eine gezielte Verabreichung von Arzneimitteln an krankes Gewebe ermöglicht. Diese Technologie ermöglicht eine effiziente Beladung mit großen Biomolekülen, ohne die Exosomen selbst zu verändern, und öffnet damit die Tür für praktische Anwendungen von Therapien auf Exosomenbasis in der Präzisionsmedizin.
Die Technik ist in hohem Maße an das klinische Umfeld anpassbar, da sie keine spezielle Ausrüstung oder komplexe Verarbeitung erfordert. Sie bewahrt die Funktion der Exosomen und ermöglicht gleichzeitig die Verabreichung großer Nutzlasten, was ein großes Potenzial für die Behandlung von schwer behandelbaren Krankheiten wie neurologischen Störungen, Krebs und Autoimmunerkrankungen bietet. Das Team plant weitere Sicherheitsprüfungen für die klinische Umsetzung und die Entwicklung eines Massenproduktionssystems für Cubosomen.
Dr. Hojun Kim vom KIST erklärte: "Diese Technologie ermöglicht es Medizinern, Exosomen und therapeutische Moleküle einfach am klinischen Ort zu kombinieren, was ein bedeutender Schritt zur Verwirklichung der personalisierten Medizin ist." Dr. Hong Nam Kim fügte hinzu: "Da sie eine präzise Verabreichung von Medikamenten selbst in komplexen Geweben wie dem Gehirn ermöglicht, birgt sie großes Potenzial für die Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten."
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