Учёные выделили из коровьего молока нанокапсулы для доставки лекарств

Экзосомы — это наноразмерные биологические капсулы, которые клетки производят для защиты и транспортировки деликатных молекул по организму. Эти капсулы достаточно прочны, чтобы выдерживать ферментативное расщепление, а также колебания кислотности и температуры в кишечнике и кровотоке, что делает их перспективными кандидатами для доставки лекарств.

Однако их получение в количествах, соответствующих клиническим стандартам чистоты, — сложный процесс.

«Экзосомы в изобилии содержатся в коровьем молоке, но их трудно отделить от других молочных белков и липидов», — говорит Роб Гурди, профессор и директор Центра сосудистых и кардиологических исследований Института биомедицинских исследований Фралина при VTC.

Лаборатория Гурди разработала масштабируемый метод выделения экзосом из непастеризованного коровьего молока. Используя этот метод очистки, опубликованный в этом месяце в журнале Nanotheranostics, исследовательская группа может извлекать примерно чашку очищенных экзосом из каждого галлона непастеризованного молока.

«Впервые мы наметили путь к промышленной масштабируемости очистки экзосом для пероральной доставки лекарств», — заявил Гурди.

Исследовательская группа разработала свой многоступенчатый, экономически эффективный процесс очистки, который оптимизирует методы фильтрации, а также время температурной и химической обработки, влияющей на уровень кальция, во время пандемии COVID-19.

«Наша команда эффективно и безопасно работала над этим проектом на протяжении всей пандемии», — сказал Гурди. «Было удивительно видеть их самоотверженную командную работу, энтузиазм и преданность преодолению трудностей».

Джой Вольфрам, доцент медицины в клинике Майо, не участвовавшая в исследовании, отмечает, что новый протокол расширяет фармацевтический потенциал экзосом.

«Примечательно то количество внеклеточных везикул, которое им удаётся произвести. Выделение и производство внеклеточных везикул в масштабируемом виде всегда препятствовало их переходу в клинику, но эта статья показывает путь к преодолению этих препятствий», — сказала Вольфрам.

Экзосомы естественным образом секретируются почти всеми типами клеток у людей и других млекопитающих и в изобилии содержатся в крови, лимфе, моче и молоке. Защищённые мембранами, экзосомы передают биомолекулы, фрагменты генетического материала и химические сигналы между клетками на большие расстояния.

За последнее десятилетие резко возрос интерес к их фармацевтическому применению — особенно для доставки хрупких препаратов, таких как пептиды и микроРНК.

«Представьте, что вместо прививки медсестра даёт вам молочный коктейль. Другой коктейль может содержать экзосомы, загруженные терапевтическим пептидом, предназначенным для защиты внутренних органов, таких как сердце, от инфаркта миокарда», — говорит Гурди.

Экзосомы также могут проникать через гематоэнцефалический барьер, что открывает новые возможности для доставки терапевтических средств для лечения неврологических заболеваний и рака мозга.

«Повышение жизнеспособности использования экзосом открывает широкий спектр методов доставки лекарств с неограниченным клиническим применением», — заявил Гурди.

Гурди сотрудничал с местным молочным заводом Homestead Creamery, чтобы получить образцы непастеризованного молока для исследования.

В прошлом году Гурди лицензировал интеллектуальную собственность на доставку сердечных препаратов с помощью экзосом через центр коммерциализации технологий Virginia Tech LICENSE и основал компанию The Tiny Cargo Co.