Odkrycie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych mikroalg

Pęcherzyki pozakomórkowe to endogenne pęcherzyki wielkości nano wydzielane przez komórki, o średnicy od 30–200 nm, otoczone dwuwarstwową błoną lipidową, które przenoszą kwasy nukleinowe, białka, lipidy i metabolity itp. Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe są głównymi narzędziami komunikacji międzykomórkowej, które biorą udział w wymianie materiałów między komórkami. Pęcherzyki pozakomórkowe mogą być wydzielane w normalnych i patologicznych warunkach przez różne komórki i pochodzą głównie z wielopęcherzyków utworzonych przez wewnątrzkomórkowe cząstki lizosomalne i są uwalniane do macierzy pozakomórkowej po fuzji błony zewnątrzkomórkowej i błony komórkowej wielopęcherzyków. Ze względu na niską immunogenność, nietoksyczne skutki uboczne, silne ukierunkowanie, zdolność przekraczania bariery krew-mózg i inne cechy, uznano go za potencjalny nośnik leków. W 2013 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny przyznano trzem naukowcom związanym z badaniem pęcherzyków zewnętrznych. Od tego czasu w kręgach akademickich i przemysłowych nastąpił gwałtowny wzrost badań i rozwoju, zastosowań i komercjalizacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych.

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe z komórek roślinnych są bogate w unikalne składniki aktywne, mają niewielkie rozmiary i są zdolne do penetracji tkanek. Większość z nich można pobrać i bezpośrednio wchłonąć do jelita. Przykładowo pęcherzyki żeń-szenia sprzyjają różnicowaniu się komórek macierzystych w komórki nerwowe, a pęcherzyki imbiru regulują florę jelitową i łagodzą zapalenie jelita grubego. Mikroalgi to najstarsze jednokomórkowe rośliny na Ziemi. Istnieje prawie 300 000 rodzajów mikroalg szeroko rozpowszechnionych w oceanach, jeziorach, rzekach, pustyniach, płaskowyżach, lodowcach i innych miejscach, o unikalnych cechach regionalnych. Podczas ewolucji 3-miliardowej Ziemi mikroalgi zawsze mogły rozwijać się na Ziemi jako pojedyncze komórki, co jest nierozerwalnie związane z ich niezwykłym wzrostem i zdolnością do samonaprawy.

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mikroalg to nowe biomedyczne materiały aktywne o większym bezpieczeństwie i stabilności. Mikroalgi mają wiele zalet w wytwarzaniu pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, takich jak prosty proces hodowli, kontrolowany, tani, szybki wzrost, wysoka wydajność pęcherzyków i łatwość inżynierii. W poprzednich badaniach stwierdzono, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mikroalg są łatwo internalizowane przez komórki. Na modelach zwierzęcych stwierdzono, że są one bezpośrednio wchłaniane w jelitach i wzbogacane w określone tkanki. Po wejściu do cytoplazmy może utrzymywać się przez kilka dni, co sprzyja długotrwałemu, przedłużonemu uwalnianiu leku.

Ponadto oczekuje się, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mikroalg ładują różnorodne leki, które poprawiają stabilność cząsteczek, powolne uwalnianie, zdolność adaptacji doustnej itp., rozwiązując istniejące przeszkody w podawaniu leków. Dlatego rozwój pęcherzyków zewnątrzkomórkowych mikroalg ma dużą wykonalność w transformacji klinicznej i industrializacji.