Экзосомы, микроскопические пузырьки размером от 30 до 150 нанометров, выделяемые различными типами клеток, становятся ключевым инструментом для адресной доставки лекарств и биотехнологических разработок. В одной кварте сырого коровьего молока содержатся триллионы экзосом, и именно молочные экзосомы оказались в центре внимания лаборатории профессора Роберта Гурди из Института биомедицинских исследований Фралин при Вирджинском технологическом институте. Гурди и его команда разработали усовершенствованный способ извлечения экзосом из молока, позволяющий получать их в промышленных масштабах.
Однако массовое производство экзосом создало новую проблему: их хранение. При обычном замораживании при -80°F (примерно -62°C) экзосомы сохранялись лишь несколько дней, после чего повреждались ледяными кристаллами. По словам Гурди, "ледяные кристаллы — это как измельчитель древесины для всего биологического". Этот фактор критически ограничивал как научные, так и коммерческие перспективы использования экзосом, особенно в международных поставках.
Ключевым прорывом стал новый процесс лиофилизации (сублимационной сушки), который позволяет сохранять экзосомы в стабильном состоянии при комнатной температуре в течение года. Эта технология, разработанная при участии студента медицинской школы Вирджиния Тек Карилион Алана Догана, делает возможной транспортировку и хранение экзосом без дорогостоящей "холодной цепи". Теперь экзосомы можно использовать в виде капсул, а также интегрировать в различные фармацевтические и косметические продукты. Коммерциализацией метода занимается стартап Tiny Cargo Co., основанный в лаборатории Гурди. По оценке самого ученого, "это важная веха на пути к использованию экзосом в реальной биомедицине, особенно для адресной доставки препаратов и диагностики нового поколения".
Экзосомы уникальны тем, что способны защищать активные вещества от разрушения и иммунного ответа организма, а также доставлять их точно в поражённые ткани, минуя защитные барьеры. Ранее экзосомы получали в минимальных количествах из клеточных культур, но новый фильтрационный метод Гурди позволяет извлекать их "на вес" из молока, что открывает путь к масштабируемому производству.
Долгосрочное хранение оставалось неразрешимой задачей. Даже при глубокой заморозке экзосомы быстро теряли свои свойства, что делало их непригодными для масштабного использования и глобальных поставок, например, в такие отдалённые регионы, как Новая Зеландия. Исследования по стабилизации экзосом возглавил Алан Доган. Он заметил, что попытки других лабораторий по лиофилизации экзосом были малоуспешны из-за недостаточной стабильности.
Прорыв обеспечило добавление специфического связующего вещества — аминокислоты триптофана, отличающейся высокой концентрацией в молозиве (первом молоке) и способностью связываться с молочными белками. Тесты показали, что триптофан предотвращает слипание экзосом и формирует вокруг них защитную оболочку, как выразился Гурди, "облачающую экзосомы в броню". Полученный порошок оставался стабильным при комнатной температуре на протяжении многих месяцев.
Масштабируемое производство и стабильное хранение экзосом открывают новые возможности для биомедицинских компаний и исследовательских лабораторий. По словам Спенсера Марша, главного научного сотрудника Tiny Cargo, "процесс позволяет реализовать экзосомы в коммерческом масштабе — их можно хранить на складе и использовать по мере необходимости". Применение экзосом охватывает доставку лекарств для лечения ран, вызванных радиацией, снижение побочных эффектов лучевой терапии у онкологических больных, а также создание косметических средств с омолаживающим эффектом. Экзосомы можно упаковывать в капсулы для перорального приёма и транспортировать без специальных условий хранения.
Марш подчёркивает и более широкий эффект: "Это открытие избавляет от дорогостоящей и сложной необходимости хранения и транспортировки многих препаратов в холодовой цепи". Инновация может существенно снизить стоимость и повысить доступность современных лекарств, особенно в регионах с ограниченной инфраструктурой.
Публикация в Journal of Biological Engineering зафиксировала новую веху в развитии технологий хранения и транспортировки биопрепаратов. Экзосомы из коровьего молока, стабилизированные триптофаном и переведённые в лиофилизированное состояние, становятся универсальной платформой для разработки лекарств и косметики, а также обещают изменить подход к логистике и доступности терапии во всём мире.
Изображение носит иллюстративный характер
Однако массовое производство экзосом создало новую проблему: их хранение. При обычном замораживании при -80°F (примерно -62°C) экзосомы сохранялись лишь несколько дней, после чего повреждались ледяными кристаллами. По словам Гурди, "ледяные кристаллы — это как измельчитель древесины для всего биологического". Этот фактор критически ограничивал как научные, так и коммерческие перспективы использования экзосом, особенно в международных поставках.
Ключевым прорывом стал новый процесс лиофилизации (сублимационной сушки), который позволяет сохранять экзосомы в стабильном состоянии при комнатной температуре в течение года. Эта технология, разработанная при участии студента медицинской школы Вирджиния Тек Карилион Алана Догана, делает возможной транспортировку и хранение экзосом без дорогостоящей "холодной цепи". Теперь экзосомы можно использовать в виде капсул, а также интегрировать в различные фармацевтические и косметические продукты. Коммерциализацией метода занимается стартап Tiny Cargo Co., основанный в лаборатории Гурди. По оценке самого ученого, "это важная веха на пути к использованию экзосом в реальной биомедицине, особенно для адресной доставки препаратов и диагностики нового поколения".
Экзосомы уникальны тем, что способны защищать активные вещества от разрушения и иммунного ответа организма, а также доставлять их точно в поражённые ткани, минуя защитные барьеры. Ранее экзосомы получали в минимальных количествах из клеточных культур, но новый фильтрационный метод Гурди позволяет извлекать их "на вес" из молока, что открывает путь к масштабируемому производству.
Долгосрочное хранение оставалось неразрешимой задачей. Даже при глубокой заморозке экзосомы быстро теряли свои свойства, что делало их непригодными для масштабного использования и глобальных поставок, например, в такие отдалённые регионы, как Новая Зеландия. Исследования по стабилизации экзосом возглавил Алан Доган. Он заметил, что попытки других лабораторий по лиофилизации экзосом были малоуспешны из-за недостаточной стабильности.
Прорыв обеспечило добавление специфического связующего вещества — аминокислоты триптофана, отличающейся высокой концентрацией в молозиве (первом молоке) и способностью связываться с молочными белками. Тесты показали, что триптофан предотвращает слипание экзосом и формирует вокруг них защитную оболочку, как выразился Гурди, "облачающую экзосомы в броню". Полученный порошок оставался стабильным при комнатной температуре на протяжении многих месяцев.
Масштабируемое производство и стабильное хранение экзосом открывают новые возможности для биомедицинских компаний и исследовательских лабораторий. По словам Спенсера Марша, главного научного сотрудника Tiny Cargo, "процесс позволяет реализовать экзосомы в коммерческом масштабе — их можно хранить на складе и использовать по мере необходимости". Применение экзосом охватывает доставку лекарств для лечения ран, вызванных радиацией, снижение побочных эффектов лучевой терапии у онкологических больных, а также создание косметических средств с омолаживающим эффектом. Экзосомы можно упаковывать в капсулы для перорального приёма и транспортировать без специальных условий хранения.
Марш подчёркивает и более широкий эффект: "Это открытие избавляет от дорогостоящей и сложной необходимости хранения и транспортировки многих препаратов в холодовой цепи". Инновация может существенно снизить стоимость и повысить доступность современных лекарств, особенно в регионах с ограниченной инфраструктурой.
Публикация в Journal of Biological Engineering зафиксировала новую веху в развитии технологий хранения и транспортировки биопрепаратов. Экзосомы из коровьего молока, стабилизированные триптофаном и переведённые в лиофилизированное состояние, становятся универсальной платформой для разработки лекарств и косметики, а также обещают изменить подход к логистике и доступности терапии во всём мире.
