Экзосомы как система передачи информации клетками
ВВЕДЕНИЕ
Экзосомы – это микроскопические внеклеточные мембранные пузырьки, которые происходят из ранних эндосом. Экзосомы секретируются почти всеми клетками организма и передают различную информацию и сигналы клеткам-получателям [1]. Из-за малой изученности экзосомы не так давно находятся под пристальным вниманием ученых. Тема исследования экзосом очень актуальна в наше время, так как они имеют очень широкое практическое применение в диагностике и лечении патологических процессов. Цель данной работы заключается в том, чтобы максимально полно охарактеризовать цитогенез экзосом, их функции в организме, роль в медицинской диагностике и лечении заболеваний, механизм передачи информации этими везикулами, провести системный анализ содержания предметной области исследования, определить существенные фактороы, влияющие на процесс передачи информации экзосомами. Экзосомы содержат мембранные белки, белки цитоплазмы и функционально активные нуклеиновые кислоты, поэтому они вовлечены в процессы транспорта веществ, иммунного ответа и патогенеза. Эти маленькие пузырьки играют очень важную роль в регенерации. Также на поверхности мембраны экзосом имеются специальные рецепторы, которые обеспечивают точную доставку веществ [2]. Отрицательным фактором влияния экзосом является то, они могут быть причиной распространения метастазов опухолей. Экзосомам также приписывают множество других функций, которые находятся в процессе исследования. Данная научно-исследовательская работа теоретически и практически значима, так как освещает различные аспекты функций экзосом, в особенности их роль в качестве системы передачи информации, а также их применения в диагностике и терапии.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение………………………………………………………………….……….3
2.Строение и цитогенез экзосом……………………………………….…………..4
3.Функции экзосом и механизм передачи информации экзосомами…..…….….6
4.Роль экзосом в медицинской диагностике………………………………………8
5.Экзосомы в лечении заболеваний в настоящем и будущем……………..……10
5.1. Основные подходы и преимущества использования экзосом при лечении заболеваний…………………………………………………………………………10
5.2. Декзосомы – средство иммунной терапии опухолей………………………..13
5.3. Использование экзосом из мультипотентных мезенхимных стволовых клеток (ММСК)……………………………………………………………………..14
5.4. Экзосомы и перспектива перехода от клеточной терапии к бесклеточной..15
6. Заключение…………………………………………………….…………………15
7. Приложения…………………………………………………….………………...17
8. Список литературы…………………………………………….……….………..20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гомзикова М.О., Гайфуллина Р.Ф., Мустафин И.Г. и др. Мембранные мировезикулы: биологические свойства и участие в патогенезе заболеваний. // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2013. Т. 8, №1. С. 6-11.
2. Самойлова Е.М., Кальсин В.А., Беспалова В.А., Девиченский В.М., Баклаушев В.П. ЭКЗОСОМЫ: ОТ БИОЛОГИИ К КЛИНИКЕ // Гены & Клетки. 2017. Т. 12, № 4. С. 7-19.
3. Bang C., Thum T. Exosomes: new players in cell-cell communication. // Intern. J. Biochem. Cell Biol. 2012. Vol. 4. P. 2060.
4. Coleman B.M., Hanssen E., Lawson V.A. et al. Prion-infected cells regulate the release of exosomes with distinct ultrastructural features. // FASEB J. 2012.Vol. 26, 10. P. 4160-73.
5. Colombo M., Raposo G., Théry C. Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles. // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2014.Vol. 30. P. 255-289.
6. Ge R., Tan E., Sharghi-Namini S. et al. Exosomes in Cancer Microenvironment and Beyond: have we Overlooked these Extracellular Messengers? // Cancer Microenviron. 2012. Vol. 5, №3. P.323-332.
7. Ghidoni R., Benussi L., Binetti G. Exosomes: the Trojan horses of neurodegeneration. // Med. Hypotheses. 2008. Vol. 70, № 6. Vol. 1226-1227.
8. Pegtel D.M., van de Garde M.D., Middeldorp J.M. Viral miRNAs exploiting the endosomal-exosomal pathway for intercellular crosstalk and immune evasion. // Bioch. Biophys. Acta. 2011. Vol. 1809, № 11-12. P.715-721.
9. Villarroya-Beltri C., Gutierrez-Vazquez C., Sanchez-Cabo F. et al. Sumoylated hnRNPA2B1 controls the sorting of miRNAs into exosomes through binding to specific motifs. // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. P. 2980.
10. Yang H., Fu H., Xu W. et al. Exosomal non-coding RNAs: a promising cancer biomarker. // Clin. Chem. Lab. Med. 2016. Vol. 54, № 12. P.1871-1879.
Большая роль в этом вопросе отводится мультипотентным мезенхимальным стромальным клеткам (ММСК) – клеткам-предшественникам, которые получают из различных типов тканей, и которые являются «аптечкой» организма ввиду своей лекости выделения, функциональной и дифференциальной пластичности. ММСК в высокой степени доступны для получения и наращивания в лабораторных условиях, они продуцируют наибольшее число экзосом, и кроме этого, данные экзосомы являются наиболее эффективными в регенеративной медицине и лечении опухолей. Известно, также, что мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки, обладая крайне высокой пролиферативной активностью, имеют крайне низкий риск туморогенности, вследствие этого, выделяемые из них экзосомы являются наиболее соответствующими стандартам безопасности. РНК, белки и липиды ответственны за транспорт внутреннего содержимого из клетки в экзосому, но для перемещения экзогенного материала нужно дополнительные технологии [9]. Самым изученным и часто применяющимся механизмом является in vitro электропорация для разных видов РНК и ДНК, слияние с липосомой с грузом и обыкновенная инкубация. Данные методы не в полной мере эффективны ввиду ряда физиологических и технических причин. Из-за этих факторов, продолжается поиск и исследование альтернативных способов нагрузки экзосом. В частности, каталаза может быть загружена в экосомы благодаря последовательным циклам инкубации при комнатной температуре с пермеабилизацией сапонином, замораживанием-размораживанием, обработкой ультразвуком и последующей экструзией, подобно механизму загрузки различных веществ в липосомы.