Vollsynthetische Exosomen mit therapeutischer Funktionalität

18.10.2021

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des DWI – Leibniz-Instituts für Interaktive Materialien und des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung in Heidelberg haben vollsynthetische Exosomen entwickelt, die die Neubildung und Verknüpfung von Blutgefäßen in organotypischen Geweben deutlich beschleunigen.

Damit die Kommunikation zwischen den Zellen unseres Körpers erfolgt, braucht es winzig kleine Boten, die in der Lage sind, Signalstoffe jederzeit hin- und herzutransportieren. Diese Aufgabe übernehmen beispielsweise extrazelluläre Vesikel (EV). Dazu gehören auch Exosomen, die Nukleinsäuren und Proteine transportieren können und unter anderem auch für die Ausschleusung von Zellbestandteilen verantwortlich sind. Das Spektrum der Mechanismen, bei denen sie beteiligt sind, ist ebenso vielfältig wie verschieden und reicht von immunvermittelten Reaktionen bis hin zu Wundheilungsprozessen.

Den Forscherinnen und Forschern ist es gelungen, künstliche Strukturen analog zu den natürlich vorkommenden EVs im Reagenzglas über einen Bottom-Up-Ansatz zu synthetisieren. Das gibt ihnen die Möglichkeit, natürliche Strukturen für unterschiedliche Zwecke zu kopieren, abzuwandeln und zu verbessern. Damit umgehen sie außerdem die arbeitsaufwändigen und fehleranfälligen Schritte, die notwendig sind, um EVs aus natürlichen Quellen zu isolieren, aufzureinigen und zu charakterisieren. Das Forschungsteam hat es geschafft ihre synthetischen EVs so zu gestalten, dass ihre Eigenschaften und Funktionen denen natürlicher EVs entsprechen, die am Wundheilungsprozesses beteiligt sind.

Durch die Behandlung organotypischer Gewebe mit den speziell synthetisierten EVs konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Laborversuchen demonstrieren, dass die Bildung und Verknüpfung neuer Blutgefäße beschleunigt wurde. Dadurch könnte beispielsweise die Geweberegeneration nach Operationen oder Herzschädigungen schneller ablaufen. In anderen Versuchen konnte gezeigt werden, dass der Heilungsprozess bei im Labor kultivierten menschlichen Spenderhäuten deutlich schneller vonstattenging. Des Weiteren ermöglichten die Experimente die Identifizierung der therapeutisch wirksamsten EVs, sodass diese in Zukunft zur Entwicklung von auf Patientinnen und Patienten zugeschnittenen Vesikeln verwendet werden könnten. Deren Anwendungsmöglichkeiten umfassen die Behandlung vieler Krankheiten wie Krebs, Immunerkrankungen oder neurodegenerativen Erkrankungen, wodurch eine wichtige Grundlage für die Entwicklung neuer, innovativer Therapieansätze geschaffen wird.

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Dr. Smriti Singh

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Vollsynthetische Exosomen fördern die Neovaskularisation in organotypischen Geweben:
Mikroskopie-Aufnahmen der Gefäße in mehrschichtigen Geweben. Das rechte Bild zeigt die eindeutig stärker ausgeprägte Neovaskularisation im Vergleich zu dem Gewebe, bei dem lediglich gelöste Komponenten der EVs (links) verwendet wurden. Zur Original-Publikation