Exosomal bio-ingénierie

Aug 18, 2023

Recherche médicale militaire volume 10, Numéro d'article : 19 (2023) Citer cet article

1980 Accès

1 Citation

11 Altmétrique

Détails des métriques

Une stratégie bio-inspirée a récemment été développée pour camoufler les nanoporteurs avec des biomembranes, telles que des membranes cellulaires naturelles ou des membranes dérivées de structures subcellulaires. Cette stratégie confère aux nanomatériaux masqués des propriétés interfaciales améliorées, un ciblage cellulaire supérieur, un potentiel d'évasion immunitaire et une durée prolongée de la circulation systémique. Nous résumons ici les progrès récents dans la production et l’application de nanomatériaux recouverts de membranes exosomales. La structure, les propriétés et la manière dont les exosomes communiquent avec les cellules sont d'abord examinées. Ceci est suivi d'une discussion sur les types d'exosomes et leurs méthodes de fabrication. Nous discutons ensuite des applications des exosomes biomimétiques et des nanoporteurs recouverts d'une membrane dans l'ingénierie tissulaire, la médecine régénérative, l'imagerie et le traitement des maladies neurodégénératives. Enfin, nous évaluons les défis actuels associés à la traduction clinique de nanovéhicules biomimétiques exosomiques fabriqués à partir de membranes et de surfaces et évaluons l'avenir de cette technologie.

Les nanomatériaux ont le potentiel d'être utilisés pour diagnostiquer et traiter diverses maladies humaines en raison de leur capacité unique à délivrer des molécules bioactives thérapeutiques vers des sites cibles [1,2,3,4]. Les stratégies de traitement utilisant des nanomatériaux ont démontré une efficacité et une sécurité améliorées par rapport aux thérapies conventionnelles [5,6,7,8,9]. Malgré les nombreuses applications potentielles des nanoparticules (NP) en médecine, leur utilisation clinique est limitée en raison de leur faible biocompatibilité et de leur incapacité à franchir les barrières biologiques. En raison de leur nature étrangère, les nanomatériaux abiotiques sont rapidement éliminés par le système phagocytaire mononucléaire du corps, ce qui entraîne une courte durée de circulation systémique et une efficacité réduite de délivrance aux sites cibles [10].

Pour contourner ces obstacles, des études récentes se sont concentrées sur le camouflage des NP abiotiques avec des membranes cellulaires biologiques, comme celles des globules rouges [11], des globules blancs [12], des plaquettes [13], des cellules souches [14] ou des cellules cancéreuses. [15], pour améliorer les interactions in vivo et la biofonctionnalité. Cela implique de fonctionnaliser la surface des NP avec une membrane cellulaire via des approches descendantes (12, 16). Cette approche prometteuse d’imitation cellulaire permet aux NP d’acquérir les propriétés biologiques inhérentes aux membranes des cellules progénitrices. En recouvrant les NP d'une membrane cellulaire naturelle, le profil antigénique et les propriétés interfaciales de la cellule progénitrice peuvent être fidèlement préservés et transférés aux NP abiotiques (4, 17).

Une autre variété de technologies biomimétiques et inspirées de la nature utilise des membranes de structures subcellulaires. Récemment, les membranes exosomales ont suscité un intérêt considérable pour leur utilisation comme revêtements de nanomatériaux (18, 19). Les exosomes sont produits par les cellules et ont des tailles optimales à l’échelle nanométrique. Les membranes des exosomes sont plus biomimétiques que les membranes synthétiques lorsqu’elles sont utilisées pour recouvrir les NP. L’extraction de membranes à partir d’exosomes ne nécessite pas de techniques agressives telles que l’extrusion ou la sonication, qui sont souvent utilisées pour l’extraction de membranes cellulaires et la dérivation de nanovésicules. Les exosomes sont d'excellents messagers intercellulaires optimisés pour la communication et l'interaction intercellulaires (20, 21). Pour ces raisons, le revêtement des NP avec les membranes des exosomes naturellement sécrétés offre de nombreux avantages par rapport à l’utilisation de membranes cellulaires naturelles. Ces avantages comprennent un ciblage intrinsèque, une absorption spécifique aux cellules, une circulation systémique prolongée, une biocompatibilité améliorée, une stabilité et une évasion immunitaire. Les NP recouvertes de membranes exosomales ont démontré des résultats intéressants, améliorant l'efficacité thérapeutique et réduisant la toxicité hors cible dans les tissus sains (Fig. 1) [18, 19, 21].

Les nanosystèmes recouverts de membranes exosomales sont des outils nanotechnologiques prometteurs pour les applications biomédicales. Représentation des avantages biologiques des nanosystèmes recouverts de membranes exosomales, notamment des caractéristiques intrinsèques de ciblage tissulaire et d'accumulation spécifique aux tissus, une circulation sanguine prolongée et une biocompatibilité, une stabilité et des capacités d'évasion immunitaire améliorées, ainsi que leurs applications dans les contextes biomédicaux