การค้นพบถุงนอกเซลล์ของสาหร่ายขนาดเล็ก

ถุงนอกเซลล์เป็นถุงขนาดนาโนภายนอกที่ถูกหลั่งโดยเซลล์ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 30–200 นาโนเมตรห่อหุ้มไว้ในเยื่อหุ้มเซลล์ไขมันซึ่งมีกรดนิวคลีอิก โปรตีน ไขมัน และสารเมตาโบไลต์ เป็นต้น ถุงนอกเซลล์เป็นเครื่องมือหลักของการสื่อสารระหว่างเซลล์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนวัสดุระหว่างเซลล์ ถุงนอกเซลล์สามารถหลั่งออกมาได้โดยเซลล์หลากหลายชนิดภายใต้สภาวะปกติและพยาธิวิทยา ซึ่งส่วนใหญ่มาจากโพลีเวซิเคิลที่เกิดจากอนุภาคไลโซโซมในเซลล์ และถูกปล่อยออกสู่เมทริกซ์นอกเซลล์หลังจากการหลอมรวมของเยื่อหุ้มนอกเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ของโพลีเวซิเคิล เนื่องจากภูมิคุ้มกันต่ำ ผลข้างเคียงที่ไม่เป็นพิษ การกำหนดเป้าหมายที่ชัดเจน ความสามารถในการข้ามอุปสรรคในเลือดและสมอง และคุณลักษณะอื่นๆ จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นพาหะนำยาที่มีศักยภาพ ในปี 2013 รางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาและการแพทย์มอบให้กับนักวิทยาศาสตร์สามคนที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาถุงน้ำภายนอก นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา วงการวิชาการและอุตสาหกรรมก็ได้เริ่มมีการวิจัยและพัฒนา การประยุกต์ใช้ และการค้าในเชิงพาณิชย์เพิ่มมากขึ้น

ถุงนอกเซลล์จากเซลล์พืชอุดมไปด้วยส่วนประกอบออกฤทธิ์ที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ขนาดเล็กและสามารถเจาะเนื้อเยื่อได้ ส่วนใหญ่สามารถนำมาดูดซึมเข้าสู่ลำไส้ได้โดยตรง ตัวอย่างเช่น ถุงโสมมีส่วนช่วยในการแยกเซลล์ต้นกำเนิดออกเป็นเซลล์ประสาท และถุงขิงสามารถควบคุมพืชในลำไส้และบรรเทาอาการลำไส้ใหญ่บวมได้ สาหร่ายขนาดเล็กเป็นพืชเซลล์เดียวที่เก่าแก่ที่สุดในโลก มีสาหร่ายขนาดเล็กเกือบ 300,000 ชนิดกระจายอยู่ทั่วไปในมหาสมุทร ทะเลสาบ แม่น้ำ ทะเลทราย ที่ราบสูง ธารน้ำแข็ง และสถานที่อื่นๆ โดยมีลักษณะเฉพาะของภูมิภาค ในระหว่างวิวัฒนาการของโลกจำนวน 3 พันล้านเซลล์ สาหร่ายขนาดเล็กสามารถเจริญเติบโตเป็นเซลล์เดียวบนโลกได้เสมอ ซึ่งแยกออกจากการเจริญเติบโตที่ไม่ธรรมดาและความสามารถในการซ่อมแซมตัวเองได้

ถุงนอกเซลล์สาหร่ายขนาดเล็กเป็นวัสดุออกฤทธิ์ทางชีวการแพทย์ชนิดใหม่ที่มีความปลอดภัยและความเสถียรสูงขึ้น สาหร่ายขนาดเล็กมีข้อดีหลายประการในการผลิตถุงนอกเซลล์ เช่น กระบวนการเพาะเลี้ยงที่เรียบง่าย ควบคุมได้ ราคาถูก เติบโตเร็ว ให้ผลผลิตสูง และง่ายต่อการออกแบบ ในการศึกษาก่อนหน้านี้ พบว่าถุงนอกเซลล์ขนาดเล็กของสาหร่ายขนาดเล็กถูกเซลล์อยู่ภายในได้ง่าย ในสัตว์ทดลอง พบว่าพวกมันถูกดูดซึมโดยตรงผ่านลำไส้และเสริมสมรรถนะในเนื้อเยื่อเฉพาะ หลังจากเข้าสู่ไซโตพลาสซึมแล้ว มันสามารถคงอยู่ได้หลายวัน ซึ่งเอื้อต่อการปลดปล่อยยาอย่างยั่งยืนในระยะยาว

นอกจากนี้ คาดว่าถุงนอกเซลล์สาหร่ายขนาดเล็กจะบรรจุยาได้หลากหลาย ซึ่งปรับปรุงความเสถียรของโมเลกุล การปลดปล่อยช้า ความสามารถในการปรับตัวในช่องปาก ฯลฯ ซึ่งช่วยแก้ปัญหาอุปสรรคในการบริหารยาที่มีอยู่ ดังนั้นการพัฒนาถุงนอกเซลล์สาหร่ายขนาดเล็กจึงมีความเป็นไปได้สูงในการเปลี่ยนแปลงทางคลินิกและการพัฒนาอุตสาหกรรม