Молекулярні механізми екзосом та потенціал їхнього клінічного застосування (огляд літератури)

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.30978/UJDVK2025-1-48

Ключові слова:

екзосоми; позаклітинні везикули; фібробласти; фотостаріння шкіри; омолодження шкіри; мезенхімальні стовбурові клітини.

Анотація

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 окиснення, проліферації та репаративних процесів. Їхній вплив на дермальні фібробласти, кератоцити, меланоцити створює нові можливості для регенерації тканин, активації синтезу позаклітинного матриксу, корекції фотоіндукованого та хроноіндукованого старіння шкіри. Внаслідок цього 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 галузях медицини та в естетичній косметології. Матеріали вивчали у три етапи. На першому здійснювали пошук літературних джерел за ключовим словом «екзосоми», на другому — відповідно до резюме статей виключали публікації, які не відповідали критеріям проведеного дослідження, на тре­тьому — вивчали повні тексти статей, які були відібрані та відповідали критеріям включення до списку літератури і досліджень.

Результати та обговорення. Розглянуто та проаналізовано сучасні біотехнологічні можливості використання екзосом для лікування пошкоджених тканин та омолодження шкіри. Покроково вивчено їхній вплив на кератоцити, проліферацію та міграцію фібробластів, меланогенез, колагеностимуляцію, хронічне запалення, оксидантний стрес та інші структури та функції. Особливу увагу привертає їхня здатність транспортувати біологічно активні молекули в клітини-мішені, стимулюючи природні процеси регенерації та інгібування процесів фотостаріння шкіри. Проводячи теоретичний аналіз цієї проблеми, нашу увагу привернули екзосоми, отримані із мультипотентних клітин, індукованих дермальними фібробластами людини та препарати Hanheal, представлені компанією PlatinumMed, які дають можливість уникнути етичних проблем у подальших дослідженнях та імунного відторгнення, оскільки екзосоми отримано із власних тканин, що робить їх безпечними. Ці препарати стали революційним проривом у сучасній косметології та регенеративній медицині. Завдяки використанню передових біотехнологічних методів, що гарантують збереження стабільності екзосом та зниження ризику контамінації сторонніми білками або іншими біомолекулами, препарат має високу 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 їхнього використання в терапії, естетичній медицині, діагностиці та біоінженерії. Для узагальнення позитивних і негативних аспектів, а також забезпечення доступності та безпеки у застосуванні препаратів на основі екзосом Hanheal, представлених компанією PlatinumMed, теоретичний аналіз потребує доведення у практичній площині, тому наступним кроком стане проведення наукового дослідження саме з цими препаратами.

Біографії авторів

Т.Г. Маєвська, Волинський національний університет імені Лесі Українки, Луцьк

Маєвська Тетяна Григорівна
к. мед. н., ст. викладач кафедри загальної патології та хірургічних хвороб

Н.В. Корнієнко, Асоціація плазмотерапії та регенеративних методик, Дніпро

Корнієнко Наталія Володимирівна
дерматовенеролог, терапевт

В.І. Дутік, Ківерцівський фаховий медичний коледж

Дутік Василь Іванович
викладач-методист

Посилання

Muzychenko PF, Chernyak VA, Shevchenko OO, Levon MM. [Prospects for the use of exosomes in clinical practice for a practicing physician]. Trauma. 2021;20(5):84-87. http://doi.org/10.22141/1608-1706.5.20.2019.185561. Ukrainian.

Ansary TM, Hossain MR, Kamiya K, et al. Inflammatory Molecules Associated with Ultraviolet Radiation-Mediated Skin Aging. Int J Mol Sci. 2021;22 (8):3974. http://doi.org/10.3390/ijms22083974.

Bae Y-U, Son Y, Kim C-H, et al. Embryonic Stem Cell-Derived mmu-miR-291a-3p Inhibits Cellular Senescence in Human Dermal Fibroblasts Through the TGF-β Receptor 2 Pathway. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2019 Aug 16;74(9):1359-1367. http://doi.org/10.1093/gerona/gly208.

Cao J, et al. Developing standards to support the clinical translation of stem cells. Stem Cells Transl Med. 2021;10:S85-S95. http://doi.org/10.1002/sct3.13035.

Dinh PC, et al. Inhalation of lung spheroid cell secretome and exosomes promotes lung repair in pulmonary fibrosis. Nat Commun. 2020;11:1064. http://doi.org/10.1038/s41467-020-14344-7.

Gould SJ, Raposo GA. As we wait: coping with an imperfect nomenclature for extracellular vesicles. J Extracell Vesicles. 2013 Feb 15:2. http://doi.org/10.3402/jev.v2i0.20389.

Gurunathan S., Kang MH, Jeyaraj M., et al. Review of the Isolation, Characterization, Biological Function, and Multi­farious Therapeutic Approaches of Exosomes. Cells. 2019;8(4):307. http://doi.org/10.3390/cells8040307.

Joo HS, Suh JH, Lee HJ, et al. Current Knowledge and Future Perspectives on Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as a New Therapeutic Agent. Int J Mol Sci. 2020 Jan 22;21(3):727. http://doi.org/10.3390/ijms21030727.

Kahroba H, Hejazi MS, Samadi N. Exosomes: from carcino­genesis and metastasis to diagnosis and treatment of gastric cancer. Cell Mol Life Sci. 2019 May;76(9):1747-1758. http://doi.org/10.1007/s00018-019-03035-2.

Kim YJ, Yoo SM, Park HH, et al. Exosomes derived from human umbilical cord blood mesenchymal stem cells stimulates rejuvenation of human skin. Biochem Biophys Res Commun. 2017;493 (2):1102-1108. http://doi.org/10.1016/j.bbrc.2017.09.056.

Li P, Kaslan M, Lee SH, et al. Progress in Exosome Isolation Techniques. Theranostics. 2017;7(3):789-804. http://doi.org/10.7150/thno.18133.

Livshits MA, Khomyakova E, Evtushenko EG, et al. Isolation of exosomes by differential centrifugation: Theoretical analy­sis of a commonly used protocol. Sci Rep. 2015 Nov 30:5:17319. http://doi.org/10.1038/srep17319.

Ma Q. Role of nrf2 in oxidative stress and toxicity. Ann Rev Pharmacol Toxicol. 2013;53:401-426. http://doi.org/10.1146/annurev-pharmtox-011112-140320.

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. Front Bioeng Biotechnol. 2019 Nov 27:7:352. http://doi.org/10.3389/fbioe.2019.00352.

Mesude Bicer. Revolutionizing dermatology: harnessing me­­sen­chymal stem/stromal cells and exosomes in 3D platform for skin regeneration. Arch Dermatol Res. 2024 May 25;316(6):242. http://doi.org/10.1007/s00403-024-03055-4.

Nitkin CR, Rajasingh J, Pisano C, et al. Stem cell therapy for preventing neonatal diseases in the 21st century: Current understanding and challenges. Pediatr Res. 2020 Jan;87(2):265-276. http://doi.org/10.1038/s41390-019-0425-5.

Pan W, Chen H, Wang A, et al. Challenges and strategies: Scalable and efficient production of mesenchymal stem cells- derived exosomes for cell-free therapy. Lifesciences. 202;319:121524. http://doi.org/10.1016/j.lfs.2023.121524.

Popowski KD, et al. Inhalable dry powder mRNA vaccines based on extracellular vesicles. Matter. 2022;5:2960-2974.http://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.012.

Popowski KD, et al. Inhalable exosomes outperform lipo­somes as mRNA and protein drug carriers to the lung. Extracell Vesicle. 2022 Dec:1:100002. http://doi.org/10.1016/j.vesic.2022.100002

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. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0202323.

Shen Z, Huang W, Liu J, et al. Effects of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes on Autoimmune Diseases. Front Immunol. 2021 Sep 27:12:749192. http://doi.org/10.3389/fimmu.2021.749192.

Soheilifar MH, Masoudi-Khoram N, Shirkavand A, Ghorba­nifar S. Non-coding RNAs in photoaging-related mechanisms: a new paradigm in skin health. Biogerentol. 2022;23(3):289-306. http://doi.org/10.1007/s10522-022-09966-x.

Stoorvogel W. Functional transfer of microRNA by exosomes. Blood. 2022;119(3):646-648. http://doi.org/10.1182/blood-2011-11-389478.

van der Pol E, Böing AN, Harrison P, et al. Classification, functions, and clinical relevance of extracellular vesicles. Pharmacol Rev. 2012 Jul;64(3):676-705. http://doi.org/10.1124/pr.112.005983.

Villatoro AJ, Alcoholado C, Martín-Astorga MC, et al. Comparative analysis and characterization of soluble factors and exosomes from cultured adipose tissue and bone marrow mesenchymal stem cells in canine species. Vet Immunol Immunopathol. 2019 Feb:208:6-15. http://doi.org/10.1016/j.vetimm.2018.12.003.

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. http://doi.org/10.1038/s41551-022-00902-5.

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-03-28

Номер

Розділ

Огляди