Captura de vesículas extracelulares:uma nova tecnologia para isolar marcadores de doenças

Meio de filtração de profundidade, cartucho e o protocolo para isolamento DF de EVs de plasma sanguíneo, urina e meios de cultura de células. (a) Imagem SEM da membrana de filtração em profundidade mostrando sua borda e a superfície de entrada (Superfície 1). Maior ampliação (inserção) dos poros de entrada na Superfície 1 mostra aberturas muito maiores do que o tamanho dos EVs. Como resultado, o fluxo arrasta as vesículas para dentro dos poros até ficarem imobilizadas na profundidade do filtro. (b) Ilustração do processo de filtração em profundidade mostrando duas populações de partículas de tamanhos diferentes. Partículas maiores são retidas dentro do volume do meio de filtração, enquanto partículas menores são eluídas. (c) cartucho DF. Fotografias da membrana e seu suporte (wafer poroso e grade de aço inoxidável sobre a qual ela repousa) são mostradas à direita. (d) Resumo do fluxo de trabalho de filtração em profundidade para isolar EVs de plasma sanguíneo, urina e meios de cultura de células. Crédito:Jornal de Vesículas Extracelulares (2022). DOI:10.1002/jev2.12256

Biofísicos da Skoltech, MIPT e seus colegas da empresa Prostagnost criaram uma nova tecnologia para isolar vesículas extracelulares (EV) de fluidos biológicos. O estudo das vesículas é essencial para o diagnóstico e tratamento de diversas doenças, inclusive o câncer. A nova técnica não apenas supera os métodos conhecidos até agora em pureza e rendimento de EVs, mas também é simples, rápida, barata e pode ser executada em hardware de laboratório padrão. A pesquisa foi publicada no Journal of Extracellular Vesicles .
Nossas células do corpo "comunicam" umas com as outras liberando moléculas de sinalização no fluxo sanguíneo. Para que as moléculas atinjam o alvo com segurança, elas são encapsuladas em pequenas vesículas de tamanho nano, EVs, que funcionam como um sistema de entrega. EVs de células saudáveis e doentes têm conteúdos diferentes, que formam a base para o diagnóstico. As vesículas secretadas por células não saudáveis contêm toda uma variedade de moléculas que servem como biomarcador de uma doença. Estudar os biomarcadores ajuda tanto no diagnóstico de uma doença quanto no acompanhamento do tratamento, analisando as mudanças no número de EVs que contêm os marcadores selecionados.

No entanto, surge a questão de como isolar esses portadores minúsculos. Apenas os EVs devem ser escolhidos entre a grande multidão de moléculas em fluidos biológicos para identificar as moléculas de proteína que eles contêm, que podem ser biomarcadores de uma doença ou um sinal de boa saúde. Dependendo de quais ácidos nucleicos, como mRNA ou DNA, ou proteínas são encontrados dentro ou na superfície de um EV, é feita uma conclusão sobre as perspectivas do paciente. Portanto, é importante que esses estudos sejam realizados de forma rápida, eficiente e com baixo custo.

Vasiliy Chernyshev, principal autor e pesquisador do Laboratório MIPT para o Desenvolvimento de Fármacos Inovadores e Biotecnologia Agrícola e do Laboratório Skoltech BioPhotonics, diz que "atualmente, existem vários métodos geralmente reconhecidos para isolar vesículas, mas eles são muito complicados ou exigem equipamento, como uma ultracentrífuga. Nem todas as clínicas podem pagar isso e, além disso, esse método tem uma eficiência de isolamento bastante baixa."

A equipe desenvolveu um dispositivo de filtragem juntamente com uma composição e design de membrana especial e um procedimento de isolamento passo a passo. A solução permite o isolamento de EV rápido e eficiente, garantindo alta pureza, o que é muito importante para diagnóstico e pesquisa de EV. O dispositivo é feito inteiramente de componentes russos a um custo mínimo.

Vasiliy Chernyshev acrescenta que "no dispositivo de isolamento EV que desenvolvemos em conjunto com a empresa Prostagnost, a separação ocorre profundamente na membrana com um design de poro específico. Ao contrário da filtração convencional, capturamos o produto dentro do filtro e o recuperamos com o fluxo reverso."

"Com esta nova técnica, podemos efetivamente isolar EVs de vários tamanhos, incluindo exossomos, de praticamente qualquer fluido biológico, como sangue, plasma e urina, e obter EVs de alta pureza livres de partículas ou moléculas extracelulares. Mas o mais importante, tudo o que precisamos para a tarefa é uma centrífuga de laboratório comum e membranas específicas e tubos de ensaio acessíveis a qualquer laboratório clínico russo."

Sergey Leonov, chefe do Laboratório do MIPT para o Desenvolvimento de Fármacos Inovadores e Biotecnologia Agrícola, comenta que "nossa equipe se esforçou muito para descrever e provar a pureza dos exossomos - vesículas de membrana de 40 a 100 nm. Isso é altamente importante tanto para o diagnóstico quanto para a proteômica."

"Há uma grande necessidade de métodos tão simples, rápidos e eficazes para a pesquisa científica e médica de EV. Propusemos uma tecnologia única desenvolvida localmente que pode evoluir para uma rotina útil para as práticas oncológicas convencionais. Esta pesquisa é um exemplo perfeito da interação do MIPT -colaborações institucionais, industriais e internacionais que ajudam a lidar com sucesso com tarefas de substituição de importações e comercializar soluções russas inovadoras que superam amplamente seus análogos internacionais." + Explorar mais