Бактерии выделяют крошечные частицы, окруженные мембраной и наполненные белками, липидами, ДНК, РНК и метаболитами. Эти частицы, известные как бактериальные внеклеточные везикулы, в настоящее время изучаются как потенциальные инструменты для диагностики и лечения рака.
Внеклеточные везикулы — это небольшие мембраносвязанные пузырьки, которые выделяют как прокариотические, так и эукариотические клетки. Они образуются в результате отпочковывания от плазматической мембраны или внутриклеточных органелл и выделяются всеми доменами живых организмов, включая эукариот, бактерии, археи и микоплазмы. Внеклеточные везикулы содержат множество различных биомолекул, таких как белки, липиды, кодирующие и некодирующие РНК, а также митохондриальную ДНК, что позволяет им переносить молекулярную информацию между клетками.
Благодаря этому свойству внеклеточные везикулы обеспечивают межклеточную коммуникацию, передачу сигналов и участвуют в различных клеточных процессах. Учитывая их способность отражать физиологическое и патологическое состояние клеток, из которых они образовались, внеклеточные везикулы могут стать перспективными диагностическими биомаркерами и терапевтическими средствами. Благодаря низкой иммуногенности и способности к функциональной модификации они являются идеальными кандидатами для создания систем доставки лекарств нового поколения. На фоне широкого разнообразия внеклеточных везикул всё больше внимания уделяется бактериальным внеклеточным везикулам (БВВ), которые обладают иными биологическими свойствами и потенциалом применения по сравнению с эукариотическими внеклеточными везикулами.
В обзоре, опубликованном в журнале Biomedical Technology, рассматривается недавний прогресс в изучении БВВ — от образования и очистки везикул до молекулярного анализа, генной инженерии и первых испытаний на моделях рака. "Отчасти привлекательность БВВ обусловлена способом их получения. Ученые могут выращивать бактерии в контролируемых условиях, генетически модифицировать их, а затем химически модифицировать высвобождаемые везикулы. Это дает исследователям несколько способов влиять на то, куда направляются везикулы и что они несут с собой", - рассказал соавтор исследования Дуаньжуй Лю.
Например, в БВВ можно внедрить молекулы, которые помогут им распознавать опухоли. «Внутри них могут находиться лекарства или терапевтические нуклеиновые кислоты, — говорит Лю. — Их бактериальное происхождение также означает, что они могут активировать иммунную систему, что может способствовать развитию противоопухолевого ответа. Тот же молекулярный «груз» может помочь в проведении жидкостной биопсии или в поиске новых биомаркеров рака». Примечательно, что бактериальные везикулы необычны тем, что могут выступать как в качестве средства доставки, так и в качестве иммунного сигнального белка. «Такое сочетание открывает захватывающие возможности для прецизионной онкологии, но только в том случае, если удастся наладить стабильное производство этих везикул и доказать их безопасность», — добавляет Лю.
Авторы также сравнили бактериальные везикулы с внеклеточными везикулами млекопитающих и обычными наноносителями. Новые методы в области синтетической биологии и мультиомического анализа дают исследователям больше возможностей для контроля над структурой везикул. Однако воспроизводимость результатов по-прежнему остаётся проблемой. "Изменение штамма бактерий, условий культивирования или метода очистки может повлиять на конечный продукт, — объясняет Лю. — Выход может быть низким. После очистки могут оставаться вредные бактериальные компоненты, а иммунный ответ, направленный на борьбу с раком, может привести к разрушительному воспалению".
Прежде чем бактериальные везикулы станут более доступными для применения в клинической практике, исследователям потребуется наладить более надёжное производство, проводить тщательное тестирование каждой партии и искать более безопасные способы удаления нежелательных бактериальных компонентов. "Необходимо также определить их место в лечебном процессе наряду с химиотерапией, лучевой терапией и ингибиторами контрольных точек иммунного ответа, — добавляет Лю. — Если мы сможем ответить на эти вопросы, то эти маленькие везикулы могут стать единой платформой для доставки лекарств, противораковых вакцин, иммунотерапии и мониторинга опухолей".
