Um EVs besser zu verstehen, wählten die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung (MPI) den Bottom-up-Ansatz der synthetischen Biologie. Ihre Ergebnisse wurden kürzlich in Science Advances veröffentlicht.
In Reagenzgläsern entwarfen und bauten sie vollkommen künstliche extrazelluläre Vesikel, um deren natürliches Vorbild in Form und Funktion genau nachzuahmen. Damit wollten sie deren Rolle bei der Wundheilung besser und systematischer erfassen und die Relevanz und Funktion jeder einzelnen Komponente innerhalb der Vesikel verstehen. Durch den Bottom-up-Ansatz konnten die Funktionalitäten der EVs verbessert und eine programmierbare Technologie entwickelt werden. "Wir können synthetische Vesikel mit unterschiedlichsten Eigenschaften herstellen – das ist das Schöne am Bottom-up-Ansatz. Er gibt uns die Chance, natürliche Strukturen für unterschiedliche Zwecke zu kopieren, abzuwandeln und zu verbessern", sagt Oskar Staufer, Postdoktorand in der Abteilung für Zelluläre Biophysik am MPImF und Erstautor der Veröffentlichung.
Um die Funktionalität der synthetischen EVs bei Wundheilungsprozessen zu demonstrieren, untersuchten die Forscher den Heilungsprozess bei im Labor kultivierten, menschlichen Spenderhäuten. Wenn sie Wunden in diesen Häuten mit ihren künstlichen Exosomen behandelten, wurden diese um ein Vielfaches schneller geschlossen. Eine ähnliche Beobachtung machten sie bei der Bildung neuer Blutgefäße. Diese neue Technologie gibt so auch tiefere Einblicke in die Mechanismen welche durch die EVs in den behandelten Zellen ausstoßen. So konnten die Wissenschaftler auch entscheidende Moleküle in den EVs identifizieren, die den therapeutischen Effekt auslösen. Dieser entscheidende Fortschritt wird es künftig ermöglichen, individuell anpassbare Vesikel mit therapeutischer Bedeutung für die Behandlung vieler Krankheiten wie Krebs, Immunerkrankungen oder neurodegenerativen Erkrankungen zu entwickeln.
"Exosomen wecken seit mehr als 20 Jahren große Hoffnungen in die Biomedizin", sagt Oskar Staufer. "Mit dieser neuen Technologie sind wir nun in der Lage, Exosomen mit hoher Reinheit in ausreichenden Mengen für therapeutische Anwendungen zu synthetisieren. Da wir außerdem selbst den Aufbau der EVs kontrollieren, können wir jetzt die grundlegenden Funktionen von EV sehr systematisch erforschen."
MEDICA.de; Quelle: Max-Planck-Institut für medizinische Forschung
