生物工学的に作られたエクソソーム

Aug 18, 2023

軍事医学研究第 10 巻、記事番号: 19 (2023) この記事を引用

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11 オルトメトリック

メトリクスの詳細

最近、天然の細胞膜や細胞内構造由来の膜などの生体膜でナノキャリアをカモフラージュするための、生物にヒントを得た戦略が開発されました。 この戦略により、クロークされたナノマテリアルに、界面特性の改善、優れた細胞標的化、免疫回避の可能性、および全身循環の持続期間の延長が与えられます。 ここでは、エキソソーム膜でコーティングされたナノマテリアルの生産と応用における最近の進歩を要約します。 まず、エクソソームが細胞と通信する構造、特性、および方法について検討します。 続いて、エクソソームの種類とその製造方法について説明します。 次に、組織工学、再生医療、イメージング、神経変性疾患の治療における生体模倣エキソソームと膜被覆ナノキャリアの応用について説明します。 最後に、生体模倣エキソソーム膜表面操作ナノビークルの臨床応用に関連する現在の課題を評価し、この技術の将来を評価します。

ナノマテリアルは、治療用生理活性分子を標的部位に送達する独自の能力により、さまざまなヒトの病気の診断と治療に使用できる可能性を秘めています[1、2、3、4]。 ナノマテリアルを利用した治療戦略は、従来の治療法と比較して有効性と安全性が向上していることが実証されています[5、6、7、8、9]。 医療におけるナノ粒子 (NP) の応用可能性は数多くあるにもかかわらず、生体適合性が低く、生物学的障壁を通過できないため、臨床での使用は限られています。 非生物的ナノマテリアルは、その異物的な性質により、体の単核食細胞系によって急速に除去され、その結果、全身循環の持続時間が短くなり、標的部位への送達効率が低下します[10]。

これらのハードルを回避するために、最近の研究は、赤血球 [11]、白血球 [12]、血小板 [13]、幹細胞 [14]、または癌細胞などの生体細胞膜で非生物 NP をカモフラージュすることに焦点を当てています。 [15]、生体内相互作用と生体機能を改善します。 これには、トップダウンアプローチによる細胞膜によるNPの表面の機能化が含まれます[12、16]。 この有望な細胞模倣アプローチにより、NP は前駆細胞膜の固有の生物学的特性を獲得できるようになります。 NP を天然の細胞膜で覆うことにより、前駆細胞の抗原プロファイルと界面特性を忠実に保存し、非生物的な NP に転写することができます [4、17]。

別のさまざまな生体模倣技術や自然からインスピレーションを得た技術では、細胞内構造の膜が使用されています。 最近、エクソソーム膜はナノマテリアルコーティングとしての使用に大きな関心を集めています[18、19]。 エクソソームは細胞によって生成され、最適なナノスケールのサイズを持っています。 エクソソーム膜は、NP のコーティングに使用される場合、合成膜よりも生体模倣性が高くなります。 エクソソームからの膜抽出には、細胞膜抽出やナノベシクル誘導によく使用される押出や超音波処理などの強力な技術は必要ありません。 エキソソームは、細胞間のコミュニケーションと相互作用のために最適化された優れた細胞間メッセンジャーです [20、21]。 これらの理由により、NP を自然に分泌されたエキソソームの膜でコーティングすると、天然の細胞膜を使用する場合に比べて多くの利点が得られます。 これらの利点には、固有のターゲティング、細胞特異的取り込み、全身循環の延長、生体適合性の強化、安定性、免疫回避などが含まれます。 エキソソーム膜でコーティングされた NP は、健康な組織における治療効果を向上させ、オフターゲット毒性を軽減するという興味深い結果を示しています (図 1) [18、19、21]。

エキソソーム膜でコーティングされたナノシステムは、生物医学応用のための有望なナノテクノロジーツールです。 固有の組織標的化および組織特異的蓄積機能、血液循環の延長、生体適合性、安定性、免疫回避能力の強化など、エキソソーム膜でコーティングされたナノシステムの生物学的利点の説明と、生物医学現場での応用