Studie vrhá světlo na to, jak extracelulární vezikuly zprostředkovávají mezibuněčnou komunikaci

Nová studie popisuje klíčový molekulární mechanismus, který vysvětluje, jak si buňky vyměňují informace prostřednictvím extracelulárních vezikul (EV), malých částic s velkým terapeutickým potenciálem. Výsledky zveřejněné v Journal of Extracellular Vesiclesodhalili, že proteinový komplex Commander, dříve známý svou rolí v recyklaci membrán, také koordinuje vstup a vnitřní určení vezikul v buňce. Toto zjištění vrhá světlo na proces mezibuněčné komunikace, který je zásadní pro vývoj nových terapií a diagnostických nástrojů.

Studii vedl profesor Albert Lu z Lékařské a zdravotnické fakulty UB a Centra biomedicínského výzkumu CELLEX (IDIBAPS-UB) a María Yáñez-Mó z Centra molekulární biologie Severo Ochoa (CSIC-UAM). Zúčastnil se také Carles Enrich, profesor na téže fakultě (IDIBAPS-UB).

Podle Alberta Lu je „pochopení toho, jak receptorové buňky zachycují a zpracovávají extracelulární vezikuly, zásadní pro pochopení toho, jak naše tělo komunikuje na molekulární úrovni.“ „Kromě toho – pokračuje – tyto znalosti jsou klíčem k využití terapeutického a diagnostického potenciálu těchto vezikul, protože jejich účinnost závisí na schopnosti je nasměrovat a nechat je zachytit vhodnými cílovými buňkami.“

Inovativní metodika založená na technice CRISPR

Extracelulární vezikuly (EV) jsou nanočástice vylučované všemi buňkami, které fungují jako biologickí poslové: transportují proteiny, lipidy a nukleové kyseliny. K identifikaci molekulárních mechanismů, které řídí jejich vychytávání a internalizaci v buňce, výzkumníci použili inovativní metodický přístup spočívající v aplikaci masivního genomového screeningu založeného na technologii CRISPR-Cas9.

Tento nástroj umožňuje výzkumníkům deaktivovat každý z více než 20 000 lidských genů jeden po druhém a analyzovat jejich roli v tomto procesu. V tomto případě vědci geneticky upravili buňky tak, aby každá skupina měla deaktivovaný jiný gen. Buňky byly poté vystaveny EV značeným fluorescenčním barvivem a pomocí průtokové cytometrie byly měřeny buňky, které zachytily více nebo méně vezikul. Fluorescenčně aktivované třídění buněk (FACS) pak bylo použito k oddělení buněk s vyšší nebo nižší kapacitou příjmu. Deaktivované geny v každé skupině byly následně identifikovány pomocí hromadného sekvenování.

Tento systematický a nezaujatý přístup nám umožňuje objevovat nové regulátory, aniž bychom se spoléhali na předchozí hypotézy, na rozdíl od tradičních technik, které se zaměřují na konkrétní kandidáty.“

Profesor Albert Lu, Lékařská fakulta UB a Centrum biomedicínského výzkumu CELLEX (IDIBAPS-UB)

Výsledky naznačují, že endosomální recyklační komplex Commander, tvořený různými proteiny, působí jako základní a obecný regulátor vychytávání vezikuly. Skutečnost, že studie byla provedena na různých lidských buněčných liniích, naznačuje, že „mechanismus je konzervovaný a potenciálně univerzální, ačkoli jeho aktivita se může lišit v závislosti na typu buňky nebo fyziologickém kontextu,“ dodává výzkumník.

Potenciál pro nové regenerační, onkologické nebo protizánětlivé terapie

Pochopení tohoto procesu má důležité terapeutické důsledky, protože schopnost těchto váčků procházet membránami a dosáhnout specifických tkání z nich činí potenciální přírodní vehikula pro transport léčiv nebo terapeutických molekul. „Pochopení toho, jak je regulován jejich vstup, intracelulární obchodování a doručování jejich molekulárního nákladu, otevírá dveře k navrhování elektromobilů s řízenou směrovostí, což zlepšuje jejich účinnost v regeneračních, onkologických nebo protizánětlivých terapiích,“ upozorňuje Lu.

Výzkumníci v současné době pracují na tom, aby získali podrobnější pochopení úlohy komplexu Commander při řízení příjmu a intracelulárního osudu těchto vezikul, a také na zjištění, zda je tento mechanismus zachován i v jiných typech buněk nebo tkání. Přejí si také prozkoumat, zda by se změny v komplexu mohly podílet na změnách buněčné komunikace v patologických kontextech, jako je rakovina nebo neurodegenerativní poruchy. „V dlouhodobém horizontu je cílem být schopen manipulovat s touto cestou tak, aby modulovala komunikaci mezi buňkami a zlepšila využití EV jako terapeutických a diagnostických nástrojů,“ uzavírá výzkumník.