In een postpandemische wereld zijn we gewend om pakketten te verzenden en te ontvangen, boodschappen en artikelen aan onze deur te laten bezorgen, berichten en artikelen te sturen naar dierbaren die we niet kunnen zien. We zijn gewend geraakt aan het verzenden en ontvangen van veel kleine pakketjes, maar wist je dat het beste pakketsysteem ter wereld in ons eigen lichaam te vinden is?

Dan Lark, Ph.D., assistent-professor aan de Colorado State University Department of Health and Exercise Science en hoofdonderzoeker van het Extracellular Regulation of Metabolism Laboratory, werkt samen met Zackary Valenti, een doctoraalstudent in de Human Bioenergetics Ph.D. programma, om de belangrijkste manieren te bestuderen waarop cellen met elkaar communiceren.

In elk menselijk lichaam verzenden en ontvangen cellen voortdurend items, accepteren ze noodzakelijke voedingsstoffen en sturen ze afval weg door extracellulaire blaasjes te gebruiken, kleine capsules gemaakt van een lipide dubbellaag die uit de eerste cel komt en naar de accepterende cel reist, die het accepteert en de pakket goederen verzonden vanuit de andere cellen. Bijna alle cellen kunnen extracellulaire blaasjes maken, en er zijn verschillende manieren waarop ons lichaam deze cellen gebruikt om te communiceren, voedingsstoffen aan te vullen of afval te elimineren, en ook een sleutelrol te spelen in processen voor immuunresponsen en coagulatie, naast andere cellulaire reacties.

Hoewel we weten dat extracellulaire blaasjes een sleutelrol spelen in celcommunicatie en veel belangrijke lichaamsprocessen, zijn er nog steeds veel vragen over hoe en wanneer extracellulaire blaasjes werken, wat cruciale biomarkers voor ziekten kunnen zijn. Deze vragen zijn precies wat Lark, Valenti en het onderzoeksteam van het Extracellular Regulation of Metabolism Laboratory willen beantwoorden.

Valenti heeft samen met een team van onderzoekers gekeken naar hoe deze extracellulaire blaasjes worden uitgescheiden door verschillende weefseltypes, met name skeletspierweefsel en wit vetweefsel, om te zien of deze blaasjes kunnen worden gedetecteerd in het bloed, een gebied van het veld dat in het verleden minimaal onderzoek hebben ontvangen. Gefinancierd door de American Heart Association, was het werk bedoeld om te zien of het skeletweefsel van nature meer blaasjes uitscheidde dan het vetweefsel en was bedoeld om de oorsprong en overvloed van deze blaasjes te bepalen, zodat ze als biomarkers konden worden gebruikt en mogelijk konden leiden tot gemanipuleerde therapieën voor patiënten.

Blaasjes kunnen de sleutel zijn tot de toekomst van gerichte geneeskunde

Net als het postsysteem zijn blaasjes in je lichaam kleine pakketjes, die RNA, DNA, lipiden, eiwitten en ander cellulair materiaal tussen cellen afleveren, zowel dichtbij als veraf naar de cel waar het blaasje vandaan kwam, reizend door biovloeistoffen in het lichaam naar hun bestemming bereiken.

Van blaasjes is bekend dat ze een sleutelrol spelen bij immuun- en herstelreacties, dus onderzoekers zijn geïnteresseerd in hun capaciteiten, omdat ze een mogelijke manier kunnen zijn om toekomstige gerichte behandelingen van cel tot cel in het lichaam te leveren, medicijnen of gemanipuleerde behandelingen te vervoeren naar zeer specifieke gerichte behandelingen. regio's, of het op natuurlijke wijze omleiden van bestaande blaasjes om natuurlijke immuunreacties op te wekken wanneer het lichaam van mensen niet zelf de juiste reacties produceert.

Het potentieel van dit veld voor therapieën is groot, dus onderzoekers zijn erg geïnteresseerd in het bepalen hoe en waarom blaasjes werken en communiceren, en wanneer en hoe ze worden gemaakt, zodat we ze beter kunnen volgen en voorspellen als beide biomarkers om te waarschuwen voor mogelijk letsel en ziekte, en hoe ze kunnen worden gebruikt in combinatie met bestaande therapieën, of zelfs leiden tot de creatie van nieuwe, gerichte therapieën.

Lark en zijn onderzoeksteam zijn vooral geïnteresseerd in het leren hoe extracellulaire blaasjes werken en hoe ze kunnen worden gebruikt voor toekomstige therapieën.

"Ons laboratorium is geïnteresseerd in hoe cellen, weefsels en organen communiceren", zegt Lark. "We bestuderen kleine van cellen afgeleide deeltjes, extracellulaire blaasjes genaamd, die uit elke cel in het lichaam kunnen worden vrijgegeven en die betrokken zijn bij kanker, stofwisselings- en hart- en vaatziekten. We bestuderen hoe, wanneer en waarom EV's vrijkomen uit skeletspieren tijdens lichaamsbeweging of als reactie op verschillende diëten. Ons langetermijndoel is om op EV gebaseerde therapieën te identificeren om metabole ziekten te voorkomen en/of te behandelen."

Lark, Valenti en anderen zijn co-auteurs van een nieuw artikel over de afscheiding van extracellulaire blaasjes, gepubliceerd in het American Journal of Physiology–Cell Physiology , uitgebracht in februari 2022.

Een licht schijnen op de productie van blaasjes

Om deze biologische hulpmiddelen voor de toekomst van de geneeskunde te kunnen gebruiken, streven wetenschappers en onderzoekers ernaar om beter te begrijpen hoe ze werken en de hiaten in ons begrip van hoe ze van nature werken op te vullen, voordat we kijken naar manieren om ze voor behandelingen te gebruiken.

"Er zijn een aantal factoren die bepalen hoe een bepaald celtype zal bijdragen aan de overvloed aan circulerende extracellulaire blaasjes (EV), waaronder weefselmassa, weefsel-EV-secretiecapaciteit, EV-toegang tot circulatie en EV-klaring", legde Valenti en zijn onderzoeksteam uit. in hun recent uitgebrachte paper, "Extracellulaire blaasjessecretie in weefselafhankelijke ex vivo en skeletspier myovezel extracellulaire blaasjes bereiken de bloedsomloop in vivo."

"Geen van deze factoren is goed gedefinieerd, wat de behoefte aan gerichte benaderingen en nieuwe methodologieën benadrukt," zei hij. "Skeletspierweefsel en wit vetweefsel zijn, in massa, twee van de grootste weefsels in het lichaam en daarom wordt voorspeld dat ze een belangrijke bijdrage leveren aan de circulerende overvloed aan EV's."

Door de niveaus van EV's die door beide weefsels worden uitgescheiden te bestuderen en EV's op fluorescente wijze van spieren te labelen, waren ze in staat om zowel de niveaus als de oorsprong van EV's die uit de verschillende weefsels worden uitgescheiden te bepalen, waardoor het team een ​​basis kon leggen voor toekomstig onderzoek. Toekomstige studies kunnen nu onderzoeken of skeletspieren EV's afgeven als reactie op natuurlijke stress, zoals lichaamsbeweging, en hun invloed op andere orgaansystemen.