Gli esosomi sono capsule biologiche di dimensioni nanometriche che le cellule producono per proteggere e trasportare molecole delicate in tutto il corpo. Le capsule sono abbastanza resistenti da resistere alla degradazione enzimatica, così come le fluttuazioni di acidità e temperatura nell'intestino e nel flusso sanguigno, rendendoli un ottimo candidato per la consegna di farmaci.

Raccogliendoli per raggiungere livelli di purezza di livello clinico, però, è un processo complesso.

"Gli esosomi sono abbondanti nel latte di mucca, eppure sono difficili da isolare da altre proteine ​​e lipidi del latte, "  ha detto Rob Gourdie, professore e direttore del Center for Vascular and Heart Research presso il Fralin Biomedical Research Institute presso VTC.

Il laboratorio di Gourdie ha sviluppato un metodo scalabile per raccogliere gli esosomi dal latte di mucca non pastorizzato. Utilizzando questo metodo di purificazione, che è stato pubblicato questo mese in nanoteranostica , il team di ricerca può estrarre circa una tazza di esosomi purificati per ogni litro di latte non pastorizzato.

"Per la prima volta, abbiamo tracciato un percorso verso la scalabilità industriale della purificazione dell'esosoma per la somministrazione orale di farmaci, " disse Gourdy, che è anche il Commonwealth Research Commercialization Fund Eminent Scholar in Heart Reparative Medicine Research e professore di ingegneria biomedica e meccanica nel College of Engineering della Virginia Tech.

Il team di ricerca ha sviluppato il loro multi-step, processo di purificazione conveniente, che ottimizza i metodi di filtrazione, e tempistica dei trattamenti termici e chimici che influiscono sui livelli di calcio, durante la pandemia di COVID-19. Spencer Marsh e Kevin Pridham, entrambi borsisti post-dottorato nel laboratorio di Gourdie presso il Fralin Biomedical Research Institute, e Jane Jourdan, Responsabile del laboratorio di Gourdie, ha svolto il lavoro pratico per sviluppare la procedura proprietaria.

"Il nostro team ha lavorato insieme in modo efficace e sicuro su questo progetto durante la pandemia, " Ha detto Gourdie. "E 'stato uno spettacolo da vedere:il loro lavoro di squadra disinteressato, l'entusiasmo e la dedizione per superare le sfide è qualcosa che non accade così spesso come si potrebbe pensare nella scienza. Ci sono stati molti fallimenti, ma alla fine abbiamo scoperto processi graduali che funzionavano".

Joy Wolfram, assistente professore di medicina presso la Mayo Clinic che non è stato coinvolto nello studio, afferma che il nuovo protocollo aumenta il potenziale farmaceutico degli esosomi.

"La cosa notevole è la quantità di vescicole extracellulari che sono in grado di produrre. Isolare e produrre vescicole extracellulari in maniera scalabile ha sempre impedito la loro traduzione in clinica, ma questo documento mostra un percorso per superare quegli ostacoli, " Ha detto Wolfram. Wolfram ha precedentemente pubblicato un protocollo per l'utilizzo della tecnologia di filtrazione a flusso tangenziale che il team di Gourdie ha adattato per isolare gli esosomi del latte.

Gli esosomi sono secreti naturalmente da quasi tutti i tipi di cellule nell'uomo e in altri mammiferi, e si trova in abbondanza nel sangue, linfa, urina, e latte. Foderato con membrane protettive, gli esosomi inviano biomolecole, frammenti di materiale genetico, e segnali chimici tra le cellule su lunghe distanze.

Nell'ultimo decennio, ricerca sulle loro applicazioni farmaceutiche, in particolare per la consegna di farmaci fragili, come peptidi e microRNA, è aumentato.

"Immagina invece di farti vaccinare, la tua infermiera ti porge invece un milkshake. Un altro frullato può contenere esosomi caricati con un peptide terapeutico progettato per proteggere gli organi interni come il cuore dall'infarto del miocardio, " disse Gourdy.

Gli esosomi possono anche penetrare nella barriera ematoencefalica, una membrana che protegge il cervello da agenti patogeni e sostanze chimiche indesiderati, introducendo un nuovo modo di fornire terapie per il trattamento delle malattie neurologiche e del cancro al cervello.

"Il miglioramento della fattibilità dell'uso degli esosomi apre un'ampia gamma di metodi di somministrazione dei farmaci con applicazioni cliniche illimitate, " disse Gourdy.

Gourdie ha collaborato con Homestead Creamery, un impianto di trasformazione lattiero-caseario locale, ottenere campioni di latte non pastorizzato per lo studio.

"Abbiamo sempre costruito il nostro business sulle relazioni, e questa è per noi una collaborazione entusiasmante, " disse Donnie Montgomery, co-fondatore e co-proprietario di Homestead Creamery.

L'anno scorso Gourdie ha concesso in licenza la proprietà intellettuale per fornire medicine per il cuore utilizzando gli esosomi attraverso la LICENZA di Virginia Tech:Center for Technology Commercialization e ha formato The Tiny Cargo Co.