Biofysiker från Skoltech, MIPT och deras kollegor från företaget Prostagnost har skapat en ny teknik för att isolera extracellulära vesiklar (EV) från biologiska vätskor. Att studera vesiklar är avgörande för diagnos och behandling av olika sjukdomar, inklusive cancer. Den nya tekniken överträffar inte bara metoder som är kända hittills i renhet och utbyte av elbilar, utan är också enkel, snabb, billig och kan köras på standard labbhårdvara. Forskningen publicerades i Journal of Extracellular Vesicles .

Våra kroppsceller "kommunicerar" med varandra genom att släppa ut signalmolekyler i blodflödet. För att molekylerna säkert ska nå målet är de inkapslade i små, nanostora vesiklar, EV:er, som fungerar som ett leveranssystem. Elbilar från friska och sjuka celler har olika innehåll, vilket ligger till grund för diagnos. Vesikler som utsöndras av ohälsosamma celler innehåller en mängd olika molekyler som fungerar som en biomarkör för en sjukdom. Att studera biomarkörerna hjälper både att diagnostisera en sjukdom och övervaka behandlingen genom att analysera förändringar i antalet elbilar som innehåller de valda markörerna.

Men frågan uppstår om hur man isolerar dessa små bärare. Endast elbilar bör plockas ut bland den stora mängden molekyler i biologiska vätskor för att identifiera proteinmolekylerna de innehåller, vilket kan vara biomarkörer för en sjukdom eller ett tecken på god hälsa. Beroende på vilka nukleinsyror, såsom mRNA eller DNA, eller proteiner som finns inuti eller på ytan av en EV, dras en slutsats om patientens framtidsutsikter. Därför är det viktigt att dessa studier utförs snabbt, effektivt och till låg kostnad.

Vasiliy Chernyshev, huvudförfattare och forskare vid MIPT Laboratory for the Development of Innovative Drugs and Agricultural Biotechnology och Skoltech BioPhotonics Lab, säger att "för närvarande finns det flera allmänt erkända metoder för att isolera vesiklar, men de är antingen för besvärliga eller kräver specialiserade utrustning, som en ultracentrifug. Inte alla kliniker har råd med detta, och dessutom har denna metod en ganska låg isoleringseffektivitet."

Teamet har utvecklat en filtreringsanordning tillsammans med en speciell membransammansättning och design och en steg-för-steg isoleringsprocedur. Lösningen möjliggör snabb och effektiv EV-isolering samtidigt som den säkerställer hög renhet, vilket är mycket viktigt för både diagnostik och EV-forskning. Enheten är helt gjord av ryska komponenter till minimal kostnad.

Vasiliy Chernyshev tillägger att "i EV-isoleringsanordningen som vi utvecklade tillsammans med Prostagnost-företaget sker separationen djupt i membranet med en specifik pordesign. I motsats till konventionell filtrering fångar vi produkten inuti filtret och återvinner den med omvänt flöde."

"Med denna nya teknik kan vi effektivt isolera elbilar av olika storlekar, inklusive exosomer, från praktiskt taget vilken biologisk vätska som helst, såsom blod, plasma och urin, och erhålla elbilar med hög renhet fria från extracellulära partiklar eller molekyler. Men viktigast av allt, allt vi behöver för uppgiften är en vanlig labbcentrifug och specifika membran och provrör som är tillgängliga för alla ryska kliniska labb."

Sergey Leonov, chef för MIPT-laboratoriet för utveckling av innovativa läkemedel och jordbruksbioteknik, kommenterar att "vårt team har lagt ner mycket ansträngning på att beskriva och bevisa renheten hos exosomerna - membranvesiklar i storleken 40 till 100 nm. Detta är mycket viktigt för både diagnostik och proteomik."

"Det finns ett stort behov av så enkla, snabba och effektiva metoder för vetenskaplig och medicinsk EV-forskning. Vi har föreslagit en lokalt utvecklad unik teknologi som kan utvecklas till en användbar rutin för konventionella onkologiska metoder. Denna forskning är ett perfekt exempel på MIPT:s interaktioner. -institutionella, industriella och internationella samarbeten som hjälper till att framgångsrikt hantera importsubstitutionsuppgifter och marknadsföra innovativa ryska lösningar som till stor del överträffar sina internationella analoger." + Utforska vidare

Nanomembransystem kan hjälpa till att diagnostisera sjukdomar genom att isolera biomarkörer i tårar