Grootte doet er echt toe als het gaat om de mechanismen die cellen gebruiken om met elkaar te communiceren, volgens baanbrekend nieuw nanobiotechnologisch onderzoek dat belangrijke implicaties heeft voor de diagnose en behandeling van ziekten.

Een internationaal team van wetenschappers heeft grote vooruitgang geboekt bij het begrijpen van 'exosomen' - kleine biologische structuren (of 'vesicles') die door cellen in het lichaam worden gebruikt om informatie over te dragen. De onderzoekers denken dat de bevindingen significant kunnen zijn voor verschillende medische wetenschapsgebieden, van het personaliseren van medische behandelingen tot een beter begrip van de groei en verspreiding van kankertumoren.

Exosomen zitten boordevol eiwitten en RNA. Ze kunnen worden gegenereerd door één cel, overgenomen door een ander, en een specifieke reactie uitlokken. Daten, wetenschappelijk onderzoek heeft zich gericht op de inhoud van exosomen, maar een nieuwe studie geleid door wetenschappers van de Universiteit van Lincoln, VK, in plaats daarvan gericht op de grootte van exosomen en hoe dit de manier waarop ze werken beïnvloedt.

Onder leiding van dr. Enrico Ferrari, specialist in nanobiotechnologie, het team ontdekte dat hoe kleiner de exosomen zijn, hoe gemakkelijker het is voor doelcellen om ze op te pikken. Dit maakt de communicatie tussen cellen veel sneller.

In de studie werden exosomen onderzocht die waren afgenomen van een patiënt met een hooggradig glioom (snelgroeiende hersentumor). De onderzoekers hadden eerder ontdekt dat sommige stamcellen in de hersenen van de patiënt exosomen produceerden die verantwoordelijk waren voor het ondersteunen van kankercellen en het agressiever maken ervan.

Hun laatste werk suggereert dat het niveau van agressie in een tumor kan worden bepaald door de grootte van de exosomen die door de kankercellen worden geproduceerd - bijvoorbeeld hoe kleiner de exosomen, hoe sneller de cellen kunnen communiceren en reproduceren, en hoe sneller de kanker zich ontwikkelt.

Deze eerste bevindingen kunnen daarom belangrijke implicaties hebben voor de prognose van verschillende kankers in de toekomst, omdat artsen misschien de grootte van de geproduceerde exosomen kunnen onderzoeken en het verloop van de tumor van een patiënt nauwkeuriger kunnen voorspellen.

De studie werd uitgevoerd door onderzoekers van de School of Life Sciences aan de Universiteit van Lincoln, VK; de afdeling Medische en Biologische Wetenschappen van de Universiteit van Udine; en de afdeling Neurowetenschappen van het Universitair Ziekenhuis Santa Maria della Misericordia, beide in Italië. De bevindingen zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift, Nanogeneeskunde:Nanotechnologie, Biologie en geneeskunde .

"In plaats van in het exosoom te kijken, we besloten om de aard van het voertuig in detail te bekijken, specifiek de grootte", legde dr. Ferrari uit. "Als je een exosoom als een pakket ziet, ongeacht de specifieke moleculen die het draagt, de aard van de 'envelop' is waarschijnlijk van groot belang voor de bezorging van de boodschap. Hoe groter de envelop, hoe moeilijker het is om te leveren!

"Eerder onderzoek heeft onderzocht hoe grootte het gedrag van kunstmatige nanodeeltjes in een menselijk lichaam beïnvloedt, en deze nieuwe studie wees uit dat biologische deeltjes zoals exosomen op vrijwel dezelfde manier kunnen werken - hoe kleiner ze zijn, hoe 'luider' hun boodschap is, omdat het voor doelcellen gemakkelijker is om ze op te nemen en de boodschap te 'horen'.

"Traditioneel was het moeilijk om dit gedrag in exosomen waar te nemen omdat ze extreem klein zijn (ver onder de optische resolutie), zeer ongrijpbaar, en moeilijk te isoleren. Echter, ons team heeft een nieuwe reeks technieken ontwikkeld om al deze factoren te overwinnen en belangrijke vragen over grootteafhankelijke opname te beantwoorden, die voorheen niet aan bod kwamen.

"De grootte van verschillende exosomen is onderzocht in een paar andere onderzoeken, maar nooit in relatie tot hoe effectief ze hun berichten kunnen overbrengen."

Het nieuwe onderzoek kan ook toekomstige implicaties hebben voor de levering van medicijnen, omdat exosomen mogelijk kunnen worden gebruikt als nanodragers voor specifieke medicijnen. De wetenschappers voorspellen dat het mogelijk is om de grootte van exosomen die in therapieën worden gebruikt, te manipuleren om ze effectiever te maken, en om de gepersonaliseerde exosomen die in het menselijk lichaam worden geproduceerd – of deeltjes die hun gedrag nabootsen – te gebruiken om een ​​meer gerichte en efficiënte medicijnafgifte te bereiken. Dit proces wordt exotherapie genoemd.

Het team hoopt nu verder onderzoek op dit gebied voort te zetten om de impact van exosoomgrootte op de manier waarop cellen communiceren, beter te begrijpen. en manieren ontwikkelen om deze kennis te gebruiken bij de diagnose, prognose en behandeling van individuele patiënten.