ЕКЗОСОМИ: МОЛЕКУЛЯРНІ ШЛЯХИ ДІЇ ТА ФАРМАКОЛОГІЧНИЙ ПОТЕНЦІАЛ У РЕГЕНЕРАТИВНІЙ МЕДИЦИНІ (ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ)
DOI:
https://doi.org/10.32782/umv-2025.1.15Ключові слова:
екзосоми, позаклітинні везикули, фібробласти, фотостаріння шкіри, омолодження шкіри, мезенхімальні стовбурові клітиниАнотація
У статті розглядаються теоретико-методологічні засади механізмів впливу екзосом, що належать до класу позаклітинних везикул, вивільняються у позаклітинний простір шляхом екзоцитозу та відіграють ключову роль у міжклітинній сигнальній взаємодії. Завдяки своїй здатності транспортувати біоактивні молекули, такі як мРНК, мікроРНК, білки, ліпіди та метаболіти, екзосоми забезпечують регуляцію клітинного мікрооточення, імунної відповіді, ангіогенезу, перекисного окислення, проліферації та репаративних процесів. Їхній вплив на дермальні фібробласти, кератоцити, меланоцити створює нові можливості для регенерації тканин, активації синтезу позаклітинного матриксу та корекції фотоіндукованого та хроноіндукованого старіння шкіри. Завдяки цьому екзосоми викликають величезний інтерес у всіх галузях медицини. Мета роботи – дослідити та узагальнити сучасні відомості про терапевтично-регенеративний потенціал екзосом за даними відкритих джерел інформації та вдосконалити подальші дослідження в цьому напрямі.Матеріали та методи. Підбір публікацій виконано за базами даних українських та європейських видавництв, у яких висвітлюються відомості про застосування екзосом у різних напрямах медицини та у естетичній косметології. Матеріали досліджувались у три етапи. На першому етапі проводився пошук літературних джерел за ключовим словом «екзосоми». На другому етапі вивчались резюме статей та виключались публікації, які не відповідали критеріям проведеного дослідження. На третьому етапі вивчались повні тексти статей, які були відібрані та відповідали критеріям включення до списку літератури та досліджень. Результати та обговорення. У статті було розглянуто та проаналізовано сучасні біотехнологічні можливості використання екзосом для лікування пошкоджених тканин та омолодження шкіри. Покроково розглянуто їхній вплив на кератоцити, проліферацію та міграцію фібробластів, меланогенез, колагеностимуляцію, хронічне запалення, окисний стрес та ряд інших структур та функцій. Особливу увагу привертає їхня здатність транспортувати біологічно активні молекули в клітини-мішені, стимулюючи природні процеси регенерації та інгібування процесів фотостаріння шкіри. Проводячи теоретичний аналіз такої проблематики, нашу увагу привернули екзосоми, отримані із мультипотентних клітин, індукованих дермальними фібробластами людини, препарати Hanheal, представлені компанією PlatinumMed, які дають можливість уникнути етичних проблем у подальших дослідженнях та імунного відторгнення, оскільки їх отримано із власних тканин, що надає їм безпечності. Ці препарати є революційним проривом у сучасній косметології та регенеративній медицині. Використовуючи передові біотехнологічні методи, що гарантують збереження стабільності екзосом та зменшення ризику контамінації сторонніми білками або іншими біомолекулами, препарат гарантує високий ступінь чистоти, а полікомпонентність ліофілізанта додатково підвищує його мультифункціональний вплив та біоактивність. Висновки. Екзосоми є універсальними носіями біоактивних молекул, а клітини, які їх виділяють, відіграють ключову роль у регуляції різних фізіологічних і патологічних процесів. Розуміння специфіки екзосом кожного типу клітин відкриває широкі перспективи для їх використання в терапії, естетичній медицині, діагностиці та біоінженерії. Для узагальнення позитивних та негативних аспектів, а також забезпечення доступності та безпечності у застосуванні препаратів на основі екзосом Hanheal, представлених компанією PlatinumMed, теоретичний аналіз потребує доведення у практичній площині, тому наступним кроком є проведення наукового дослідження саме з цими препаратами.
Посилання
1. Музиченко ПФ, Черняк ВА, Шевченко ОО, Левон ММ. Перспективи застосування екзосом у клінічній практиці. 2019; Том 20. № 5. doi: 10.22141/1608 1706.5.20.2019.185561.
2. Muzychenko P.F., Chernyak V.A., Shevchenko O.O., Levon M.M. Prospects for the use of exosomes in clinical practice for a practicing physician. 2019; Volume 20, No. 5. doi: 10.22141/16081706.5.20.2019.185561 (in Ukrainian).
3. Ansary TM, Hossain MR, Kamiya K, Komine M, Ohtsuki M. Inflammatory Molecules Associated with Ultraviolet Radiation-Mediated Skin Aging. Int J Mol Sci. 2021 Apr; 12;22(8):3974. doi: 10.3390/ijms22083974.
4. Bae Y-U, Son Y, Kim C-H, Kim KS, Hyun SH, Woo HG, Jee BA, Choi J-H, Sung H-K, Choi H-C. mmu-miR- 291a-3p, Embryonic Stem Cell-Derived mmu-miR-291a-3p Inhibits Cellular Senescence in Human Dermal Fibroblasts Through the TGF-β Receptor 2 Pathway. J Gerontol А. 2019; 74(9):1359–1367. doi: 10.1093/gerona/gly208.
5. Cao J, et al. Developing standards to support the clinical translation of stem cells. Stem Cells Transl. Med. 2021; 10:S85–S95. doi: 10.1002/sct3.13035.
6. Dinh PC, et al. Inhalation of lung spheroid cell secretome and exosomes promotes lung repair in pulmonary fibrosis. Nat. Commun. 2020;11:1064. doi: 10.1038/s41467-020-14344-7.
7. Gould SJ, & Raposo G. As we wait: coping with an imperfect nomenclature for extracellular vesicles. Journal of extracellular vesicles. 2013; 10.3402/ jev.v2i0.20389. https://doi.org/10.3402/jev.v2i0.20389.
8. Gurunathan S, Kang MH, Jeyaraj M, Qasim M, & Kim JH. Review of the Isolation, Characterization, Biological Function, and Multifarious Therapeutic Approaches of Exosomes. Cells. 2019; 8(4), 307. https://doi.org/10.3390/cells8040307.
9. Joo HS, Suh JH, Lee HJ, Bang ES, & Lee JM. Current Knowledge and Future Perspectives on Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as a New Therapeutic Agent. International journal of molecular sciences. 2020; 21(3), 727. https://doi.org/10.3390/ijms21030727.
10. Kahroba H, Hejazi MS, & Samadi N. Exosomes: from carcinogenesis and metastasis to diagnosis and treatment of gastric cancer. Cellular and molecular life sciences: CMLS. 2019; 76(9), 1747–1758. https://doi.org/10.1007/s00018-019-03035-2.
11. Kim YJ, Yoo SM, Park HH, Lim HJ, Kim YL, Lee S, Seo KW, Kang KS. Exosomes derived from human umbilical cord blood mesenchymal stem cells stimulates rejuvenation of human skin. Biochem Biophys Res Commun. 2017 Nov; 18;493(2):1102–1108.doi: 10.1016/j.bbrc.2017.09.056.
12. Li P, Kaslan M, Lee SH, Yao J, & Gao Z. Progress in Exosome Isolation Techniques. Theranostics. 2017; 7(3), 789–804. https://doi.org/10.7150/thno.18133.
13. Livshits MA, Khomyakova E, Evtushenko EG, Lazarev VN, Kulemin NA, Semina SE, Generozov EV, & Govorun VM. Isolation of exosomes by differential centrifugation: Theoretical analysis of a commonly used protocol. Scientific reports. 2015; 17319. https://doi.org/10.1038/srep17319.
14. Bicer М. Revolutionizing dermatology: harnessing mesenchymal stem/stromal cells and exosomes in 3D platform for skin regeneration. Arch Dermatol Res. 2024 May. 25;316(6):242. doi: 10.1007/s00403-024-03055-4.
15. Ma Q. Role of nrf2 in oxidative stress and toxicity. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2013; 53:401–426. doi: 10.1146/annurev-pharmtox-011112-140320.
16. Marolt Presen D, Traweger A, Gimona M, & Redl H. Mesenchymal Stromal Cell-Based Bone Regeneration Therapies: From Cell Transplantation and Tissue Engineering to Therapeutic Secretomes and Extracellular Vesicles. Frontiers in bioengineering and biotechnology. 2019 Nov; 27, 352. https://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00352.
17. Nitkin CR, Rajasingh J, Pisano C, Besner GE, Thébaud B, & Sampath V. Stem cell therapy for preventing neonatal diseases in the 21st century: Current understanding and challenges. Pediatric research. 2020; 87(2), 265–276. https://doi.org/10.1038/s41390-019-0425-5.
18. Pan W, Chen H, Wang A, Wang F, & Zhang X. Challenges and strategies: Scalable and efficient production of mesenchymal stem cells- derived exosomes for cell-free therapy. Lifesciences. 2023; 319, 121524. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2023.121524.
19. Popowski KD, et al. Inhalable dry powder mRNA vaccines based on extracellular vesicles. Matter. 2022; 5:2960–2974. doi: 10.1016/j.matt.2022.06.012.
20. Popowski KD, et al. Inhalable exosomes outperform liposomes as mRNA and protein drug carriers to the lung. Extracellular Vesicle. 2022;1:100002. doi: 10.1016/j.vesic.2022.100002.
21. Seo SW, Park SK, Oh SJ, Shin OS. TLR4-mediated activation of the ERK pathway following UVA irradiation contributes to increased cytokine and MMP expression in senescent human dermal fibroblasts. PloS One. 2018;13:e0202323. doi: 10.1371/journal.pone.0202323.
22. Shen Z, Huang W, Liu J, Tian J, Wang S, & Rui K. Effects of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes on Autoimmune Diseases. Frontiers in immunology. 2021; 12, 749192.https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.749192.
23. Soheilifar MH, Masoudi-Khoram N, Shirkavand A, Ghorbanifar S. Non-coding RNAs in photoaging- elated mechanisms: a new paradigm in skin health. Biogerentology. 2022; 23(3):289–306. doi: 10.1007/s10522-022-09966-x.
24. Stoorvogel W. Functional transfer of microRNA by exosomes. Blood. 2022; 119(3), 646–648. https://doi.org/10.1182/blood-2011-11-389478.
25. van der Pol E, Böing AN, Harrison P, Sturk A, & Nieuwland R. Classification, functions, and clinical relevance of extracellular vesicles. Pharmacological reviews. 2012; 64(3), 676–705. https://doi.org/10.1124/ pr.112.005983.
26. Villatoro AJ, Alcoholado C, Martín-Astorga MC, Fernández V, Cifuentes M, & Becerra J. Comparative analysis and characterization of soluble factors and exosomes from cultured adipose tissue and bone marrow mesenchymal stem cells in canine species. Veterinary immunology and immunopathology. 2019; 208, 6–15. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2018.12.003.
27. Wang Z, et al. Exosomes decorated with a recombinant SARS-CoV-2 receptor-binding domain as an inhalable COVID-19 vaccine. Nat. Biomed. Eng. 2022;6:791–805. doi: 10.1038/s41551-022-00902-5.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.