Entdeckung extrazellulärer Vesikel von Mikroalgen

Extrazelluläre Vesikel sind endogene, nanoskalige Vesikel, die von Zellen sezerniert werden. Sie haben einen Durchmesser von 30–200 nm und sind von einer Lipiddoppelschicht umhüllt. Sie transportieren Nukleinsäuren, Proteine, Lipide, Metaboliten und andere Substanzen. Extrazelluläre Vesikel sind die wichtigsten Instrumente der interzellulären Kommunikation und am Stoffaustausch zwischen Zellen beteiligt. Sie können von verschiedenen Zellen unter normalen und pathologischen Bedingungen sezerniert werden. Hauptsächlich entstehen sie aus Polyvesikeln, die von intrazellulären Lysosomen gebildet werden. Nach der Fusion der extrazellulären Membran mit der Zellmembran werden die Polyvesikel in die extrazelluläre Matrix freigesetzt. Aufgrund ihrer geringen Immunogenität, der fehlenden toxischen Nebenwirkungen, der hohen Zielgenauigkeit, der Fähigkeit, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden, und weiterer Eigenschaften gelten sie als potenzielle Wirkstoffträger. Im Jahr 2013 wurde der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin an drei Wissenschaftler für ihre Forschung zu extrazellulären Vesikeln verliehen. Seitdem hat es in akademischen und industriellen Kreisen einen regelrechten Boom in Forschung, Entwicklung, Anwendung und Kommerzialisierung extrazellulärer Vesikel gegeben.

Extrazelluläre Vesikel aus Pflanzenzellen sind reich an einzigartigen Wirkstoffen, klein und können in Gewebe eindringen. Die meisten von ihnen können direkt über den Darm aufgenommen werden. So fördern beispielsweise Ginsengvesikel die Differenzierung von Stammzellen zu Nervenzellen, und Ingwervesikel können die Darmflora regulieren und Kolitis lindern. Mikroalgen sind die ältesten einzelligen Pflanzen der Erde. Es gibt fast 300.000 Arten von Mikroalgen, die weit verbreitet in Ozeanen, Seen, Flüssen, Wüsten, Hochebenen, Gletschern und anderen Orten vorkommen und jeweils einzigartige regionale Merkmale aufweisen. Im Laufe der drei Milliarden Jahre währenden Evolution der Erde konnten Mikroalgen stets als Einzeller überleben, was untrennbar mit ihrem außergewöhnlichen Wachstums- und Selbstheilungsfähigkeit verbunden ist.

Extrazelluläre Vesikel aus Mikroalgen sind neuartige biomedizinische Wirkstoffe mit hoher Sicherheit und Stabilität. Mikroalgen bieten zahlreiche Vorteile bei der Herstellung extrazellulärer Vesikel, darunter ein einfacher Kultivierungsprozess, Kontrollierbarkeit, geringe Kosten, schnelles Wachstum, hohe Vesikelausbeute und einfache Genmanipulation. Frühere Studien zeigten, dass extrazelluläre Vesikel aus Mikroalgen leicht von Zellen aufgenommen werden. In Tiermodellen wurden sie direkt über den Darm resorbiert und reichern sich in spezifischen Geweben an. Nach Eintritt in das Zytoplasma verbleiben sie dort mehrere Tage, was eine langfristige, anhaltende Wirkstofffreisetzung ermöglicht.

Darüber hinaus wird erwartet, dass extrazelluläre Vesikel aus Mikroalgen eine Vielzahl von Wirkstoffen aufnehmen können, was die Stabilität der Moleküle, die verzögerte Freisetzung, die orale Verträglichkeit usw. verbessert und somit bestehende Probleme bei der Arzneimittelverabreichung löst. Daher besitzt die Entwicklung extrazellulärer Vesikel aus Mikroalgen ein hohes Potenzial für die klinische Anwendung und die industrielle Nutzung.