Гидрогелевая платформа для высокопроизводительной изоляции внеклеточных везикул

Внеклеточные везикулы (EVs) — это перспективные наноразмерные посредники в межклеточной коммуникации. Однако их широкому применению в диагностике и терапии мешает отсутствие эффективных и масштабируемых методов изоляции.

Новая технология изоляции EVs

Команда под руководством профессора Наквона Чоя из Корейского университета разработала практичную платформу для изоляции EVs, не требующую предварительной обработки проб или специализированного оборудования. Результаты опубликованы в Nature Nanotechnology.

Платформа основана на мезо–макропористых гидрогелях из полиэтиленгликольдиакрилата (PEGDA). Пор диаметром около 400 нм создаются методом крио-фотосшивания, где кристаллы льда в замороженном растворе-предшественнике выступают в качестве порогенов.

Преимущества и применение платформы

EVs захватываются в гидрогеле за счёт зарядно-селективных взаимодействий в присутствии высокой концентрации соли (NaCl) и высвобождаются при её удалении. Это позволяет проводить прямую изоляцию из крови, плазмы, мочи, слюны, асцита, молока и среды для культивирования клеток — без серийной фильтрации или ультрацентрифугирования.

Система масштабируема от микролитров до литровых объёмов и позволяет сохранять EVs in situ путём лиофилизации. Регулируя условия заморозки, можно обогащать определённые субпопуляции EVs.

Результаты:

• Выход: Изоляция с помощью гидрогеля дала до 1 539-кратного увеличения выхода EVs из молока по сравнению с ультрацентрифугированием.
• Скорость: Время обработки сократилось почти в шесть раз.
• Качество: Выделенные EVs сохранили структурную и функциональную целостность, способствуя пролиферации фибробластов и кератиноцитов и обеспечивая защиту от окислительного стресса.
• Диагностика: Продемонстрирована полезность для профилирования микроРНК в мочевых EVs для выявления рака простаты.
• Стабильность: EVs, хранящиеся в лиофилизированных гидрогелях, оставались стабильными до 60 дней без необходимости холодовой цепи.
• Экономика: Частицы гидрогеля рентабельны и пригодны для повторного использования.

Платформа предлагает высокий выход и чистоту, быстроту обработки, совместимость с широким спектром биожидкостей, возможность долгосрочного хранения и настраиваемого обогащения.

Перспективы применения:

• Терапевтические: EVs из молока перспективны для заживления ран, регенерации тканей и в космецевтике.
• Диагностические: Быстрая изоляция EVs из мочи, слюны или крови для неинвазивного обнаружения биомаркеров.
• Промышленные: Масштабируемость и стабильность при комнатной температуре позволяют наладить крупномасштабное производство и дистрибуцию EVs, в том числе в условиях ограниченных ресурсов.

Как отмечают авторы, эта технология — универсальная платформа для перевода исследований EVs из лаборатории в клинические и промышленные условия.