Российские учёные разработали способ быстрого получения экзосом — маркеров рака мочевого пузыря
28 января 2025 г. | наука
Источником этих биомаркеров являются экзосомы — микроскопические, наполненные жидкостью пузырьки. Наличие экзосом в моче позволяет брать неинвазивные пробы без прямого вмешательства в организм. В перспективе этот метод может заменить дорогие инвазивные методы исследования, например цистоскопию, которую сейчас используют для диагностики рака мочевого пузыря.
Экзосомы — это мембранные пузырьки-везикулы диаметром 30–200 нм. Они выделяются во внеклеточную среду различными типами клеток и способны передавать своё содержимое (белки, нуклеиновые кислоты, иммунорегуляторные молекулы) в другие клетки организма, обеспечивая обмен веществ и информации между клетками. Поэтому экзосомы считают потенциальными источниками биомаркеров, которые в обозримом будущем помогут диагностировать различные заболевания и позволят мониторить процесс лечения. В частности, биохимический состав экзосом, выделяемых опухолевыми клетками, обладает значительным влиянием на рост и развитие злокачественных образований, на образование метастазов и возникновение новых сосудов из уже существующих, а также другие патологические процессы.
Экзосомы можно выделять из большинства биологических жидкостей. Наличие экзосом в моче позволяет просто и быстро, неинвазивным путём брать пробы (так называемая жидкостная биопсия) у пациентов. При заболеваниях мочеполовой системы использование экзосомных биомаркеров может заменить инвазивные и дорогие методы исследования — например, цистоскопию, которая в настоящее время используется для диагностики злокачественных новообразований мочевого пузыря.
К сожалению, на сегодняшний день не существует простых и эффективных методов выделения экзосом, поэтому они редко используются в клинической практике. «Золотым стандартом» для «добычи» экзосом считается метод дифференциального ультрацентрифугирования — он предполагает использование дорогостоящего оборудования. Альтернативные методы выделения экзосом, основанные на характеристиках физической плотности, наноразмерности экзосом и т. д., сложны, трудоёмки, затратны и демонстрируют недостаточную «чистоту» результата, что также делает их малоприменимыми в рутинной клинической практике.
«Мы синтезировали магнитный аффинный сорбент, который связывает экзосомы мочи человека и позволяет их выделить из этой среды. Он представляет собой магнитные наночастицы оксида железа, покрытые несколькими слоями различных соединений, на поверхности которых химически „пришит“ белок конканавалин А. Предложенный способ основан на взаимодействии конканавалин А с концевыми остатками углеводов на поверхности экзосом. Использовали магнитное разделение вместо центрифугирования, тем самым существенно сократили время выделения экзосом. Экзосомы снимаются с носителя без их разрушения с помощью раствора углевода мальтозы, что особенно важно при изучении строения экзосом», — сообщила старший научный сотрудник Института биофизики СО РАН Василиса Красицкая.
«При помощи полученного сорбента из мочи человека выделили везикулы диаметром 90–200 нм. С помощью биолюминесцентного твердофазного микроанализа с применением антител к маркерным молекулам мы подтвердили, что выделенные частицы являются экзосомами. Полученные экзосомы могут использоваться, например, для анализа экзосомальных микроРНК (на примере miR21) и других молекул, позволяющих проводить диагностику заболеваний», — отметила профессор базовой кафедры биотехнологии СФУ, главный научный сотрудник Института биофизики СО РАН Людмила Франк.
Исследователи заявили, что анализ экзосом — одно из перспективных направлений биомедицинских исследований. Такой анализ позволяет не только выявлять содержимое экзосом в качестве диагностических и прогностических биомаркеров при злокачественных опухолях, но также использовать их для адресной доставки лекарственных препаратов, персонализировать терапию каждого пациента. Кроме того, изучение состава экзосом имеет фундаментальное значение — проясняет их функцию в процессе межклеточных взаимодействий в живых организмах.
Василиса Красицкая объяснила, что разработанных красноярскими учёными способ выделения экзосом имеет хорошие перспективы практического использования, поскольку позволяет быстро и качественно, без применения дорогого оборудования, доступного только для крупных исследовательских центров, выделять экзосомы из биологического материала.
Исследование выполнено за счёт средств гранта Российского научного фонда и Красноярского краевого фонда науки, проект № 22-14-20020.
Первыми рассказали: Газета.ру