Ανακάλυψη εξωκυτταρικών κυστιδίων μικροφυκών

Τα εξωκυτταρικά κυστίδια είναι ενδογενή νανοκυστίδια που εκκρίνονται από τα κύτταρα, με διάμετρο που κυμαίνεται από 30-200 nm και περιβάλλεται από μια λιπιδική διπλοστιβάδα μεμβράνης, η οποία μεταφέρει νουκλεϊκά οξέα, πρωτεΐνες, λιπίδια και μεταβολίτες, κ.λπ. Τα εξωκυτταρικά κυστίδια είναι τα κύρια εργαλεία της διακυτταρικής επικοινωνίας, τα οποία εμπλέκονται στην ανταλλαγή υλικών μεταξύ των κυττάρων. Τα εξωκυτταρικά κυστίδια μπορούν να εκκριθούν από μια ποικιλία κυττάρων υπό φυσιολογικές και παθολογικές συνθήκες, τα οποία προέρχονται κυρίως από τα πολυκυστίδια που σχηματίζονται από ενδοκυτταρικά λυσοσωμικά σωματίδια και απελευθερώνονται στην εξωκυτταρική μήτρα μετά τη σύντηξη της εξωκυτταρικής μεμβράνης και της κυτταρικής μεμβράνης των πολυκυστιδίων. Λόγω της χαμηλής ανοσογονικότητάς του, των μη τοξικών παρενεργειών του, της ισχυρής στόχευσης, της ικανότητας διέλευσης του αιματοεγκεφαλικού φραγμού και άλλων χαρακτηριστικών, έχει θεωρηθεί ως πιθανός φορέας φαρμάκων. Το 2013, το βραβείο Νόμπελ Φυσιολογίας και Ιατρικής απονεμήθηκε σε τρεις επιστήμονες που σχετίζονται με τη μελέτη των εξωτερικών κυστιδίων. Έκτοτε, οι ακαδημαϊκοί και βιομηχανικοί κύκλοι έχουν ξεκινήσει μια έξαρση της έρευνας και ανάπτυξης, εφαρμογής και εμπορευματοποίησης εξωκυτταρικών κυστιδίων.

Τα εξωκυτταρικά κυστίδια από φυτικά κύτταρα είναι πλούσια σε μοναδικά ενεργά συστατικά, μικρά σε μέγεθος και ικανά να διεισδύσουν στους ιστούς. Τα περισσότερα από αυτά μπορούν να ληφθούν και να απορροφηθούν απευθείας στο έντερο. Για παράδειγμα, τα κυστίδια τζίνσενγκ ευνοούν τη διαφοροποίηση των βλαστοκυττάρων σε νευρικά κύτταρα, και τα κυστίδια τζίντζερ μπορούν να ρυθμίσουν την εντερική χλωρίδα και να ανακουφίσουν την κολίτιδα. Τα μικροφύκη είναι τα παλαιότερα μονοκύτταρα φυτά στη Γη. Υπάρχουν σχεδόν 300.000 είδη μικροφυκών που είναι ευρέως κατανεμημένα σε ωκεανούς, λίμνες, ποτάμια, ερήμους, οροπέδια, παγετώνες και άλλα μέρη, με μοναδικά περιφερειακά χαρακτηριστικά. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης της Γης των 3 δισεκατομμυρίων, τα μικροφύκη ήταν πάντα σε θέση να ευδοκιμήσουν ως μεμονωμένα κύτταρα στη Γη, κάτι που είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με την εξαιρετική τους ανάπτυξη και την ικανότητα αυτοεπιδιόρθωσης.

Τα μικροφύκη εξωκυτταρικά κυστίδια είναι νέα βιοϊατρικά ενεργά υλικά με υψηλότερη ασφάλεια και σταθερότητα. Τα μικροφύκη έχουν πολλαπλά πλεονεκτήματα στην παραγωγή εξωκυτταρικών κυστιδίων, όπως απλή διαδικασία καλλιέργειας, ελεγχόμενη, φθηνή, γρήγορη ανάπτυξη, υψηλή απόδοση κυστιδίων και εύκολη τροποποίηση. Σε προηγούμενες μελέτες, διαπιστώθηκε ότι τα μικροφύκη εξωκυτταρικά κυστίδια εσωτερικεύονται εύκολα από τα κύτταρα. Σε ζωικά μοντέλα, διαπιστώθηκε ότι απορροφώνται άμεσα μέσω του εντέρου και εμπλουτίζονται σε συγκεκριμένους ιστούς. Μετά την είσοδό τους στο κυτταρόπλασμα, μπορούν να διαρκέσουν για αρκετές ημέρες, γεγονός που ευνοεί τη μακροχρόνια παρατεταμένη απελευθέρωση φαρμάκου.

Επιπλέον, τα εξωκυτταρικά κυστίδια των μικροφυκών αναμένεται να φορτίζουν μια ποικιλία φαρμάκων, τα οποία βελτιώνουν τη σταθερότητα των μορίων, την αργή απελευθέρωση, την προσαρμοστικότητα από το στόμα κ.λπ., λύνοντας τα υπάρχοντα εμπόδια χορήγησης φαρμάκων. Επομένως, η ανάπτυξη εξωκυτταρικών κυστιδίων μικροφυκών έχει υψηλή σκοπιμότητα στον κλινικό μετασχηματισμό και τη βιομηχανοποίηση.