به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، آسیب حاد کلیه (AKI) یک مشکل بهداشتی شدید است که با نرخ بالای عوارض و مرگ و میر همراه است. در حال حاضر این بیماری فاقد استراتژی‌های درمانی خاص است. اگزوزوم‌ها و محتویات آن‌ها به عنوان نشانگرهای زیستی بالقوه برای تشخیص AKI امیدوار کننده هستند. مهندسی اگزوزوم‌ها پتانسیل بالینی آن‌ها را با افزایش جداسازی و غنی‌سازی، تحویل هدف به بافت‌های آسیب دیده کلیوی و ترکیب تغییرات مولکولی کوچک برای استفاده بالینی بهبود بخشیده است. 

نقش اگزوزوم‌های منشأ مختلف در AKI
نقش اگزوزوم‌های MSC در AKI
سلول‌های تمایزیافته‌ی تایید شده‌ اگزوزوم‌هایی ترشح می‌کنند که ممکن است در شروع و توسعه AKI مهم باشد، به‌ویژه سلول‌های بنیادی مزانشیمی (MSCs). سلول‌های بنیادی مزانشیمی از طیف وسیعی از منابع، از جمله مغز استخوان، بافت چربی، بند ناف، جفت انسان، پالپ دندان، پوست، خون و ادرار و همچنین از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) مشتق می‌شوند. نشان داده شده است که MSCها اثرات درمانی برجسته‌ای دارند. نتایج یک کارآزمایی بالینی فاز 1 نشان داد که سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان اتولوگ (BMMSCs) جریان خون و نرخ فیلتراسیون گلومرولی را افزایش می‌دهند و التهاب و فشار خون را در بیماری‌های آترواسکلروتیک رنواسکولار کاهش می‌دهند. گزارش شده است که سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق شده از مغز استخوان، AKI، IRI، و فیبروز بینابینی کلیوی ناشی از انسداد یک طرفه حالب (UUO) ناشی از سیس پلاتین/گلیسرول را ترمیم می‌کنند.

نقش اگزوزوم‌ها از منابع دیگر در AKI
فرآیندهای پاتوفیزیولوژیک AKI تنها به سلول‌های بنیادی مزانشیمی متکی نیست، بلکه به مشارکت سلول‌های خونی، سلول‌های اندوتلیال و اگزوزوم‌های آن‌ها نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، محققان اخیراً اگزوزوم‌هایی را از گلبول‌های قرمز کشف کردند که سطوح هموگلوبین را افزایش می‌دادند، که واسطه AKI پس از بای پس قلبی ریوی در مدل‌های حیوانی بود و منجر به آسیب کلیوی قابل‌توجهی می‌شد. همچنین نشان داده شده است که ماکروفاژها به عنوان سلول‌های التهابی مهم در AKI اگزوزوم‌هایی ترشح می‌کنند که اختلال عملکرد اندوتلیال را کاهش داده و آپوپتوز و نکروز سلول‌های اپیتلیال لوله‌ای کلیوی (TECs) را در AKI سپتیک از طریق چسبندگی مولکولی عروقی-لیپوکالین مرتبط با نوتروفیل ژلاتیناز کاهش می‌دهند. 

نقش محتوای اگزوزومی در AKI
برای به دست آوردن دانش دقیق تر از مکانیسم‌های پاتوفیزیولوژیک زیربنایی AKI، محققان در حال انجام تحقیقات عمیق بر روی اگزوزوم‌های مشتق شده از منابع مختلف هستند. بنابراین، آن‌ها تمرکز خود را به سمت بررسی مولکول‌های کوچک خاص درون اگزوزوم‌ها و مکانیسم‌های مربوطه که توسط آن‌ها AKI را تنظیم می‌کنند، تغییر داده‌اند. در نتیجه، تحقیقات فزاینده‌ای به مطالعه محتویات اگزوزوم‌ها، به ویژه RNA های غیر کدکننده مختلف اختصاص یافته است. در حالی که مطالعاتی روی پروتئین‌ها و لیپیدها نیز انجام شده است، که تعداد آن‌ها در حال حاضر نسبتاً محدود است.

اثرات ترمیمی
RNA های غیر کدکننده اجزای فراوانی در اگزوزوم‌ها هستند و در AKI مهم هستند. MicroRNA ها (miRNAs)، متشکل از 21-25 نوکلئوتید، با اتصال به ناحیه ترجمه نشده 3' (UTR) mRNA های هدف، تخریب mRNA را القا می‌کنند یا ترجمه پروتئین را مهار می‌کنند. در AKI، سطوح miRNA ها دستخوش تغییرات قابل توجهی با تنظیم مثبت miR-17-5p، miR-21، و سایرین و کاهش تنظیم miR-20a-5p و miR205 می‌شوند. علاوه بر این، کاهش Drosha در MSC-Exos پتانسیل بازسازی آن‌ها را مهار می‌کند. و کاهش miRNA ها در اگزوزوم‌ها به طور قابل توجهی پتانسیل درمانی آن‌ها را در AKI مختل می‌کند.

اثرات مخرب
اگرچه مطالعات متعدد نشان داده‌اند که miRNAها، به‌ویژه آن‌هایی که از سلول‌های بنیادی مزانشیمی مشتق شده‌اند، اثرات مثبتی بر AKI (از جمله ترمیم و بازسازی بافت، ترمیم توقف چرخه سلولی، و تضعیف التهاب و فیبروز) دارند، اما افزایش شواهد نشان می‌دهد که miRNAهای موجود در اگزوزوم‌ها مضر هستند. در توسعه AKI، به ویژه در اگزوزوم‌های TECs، ماکروفاژها (Mφ)، و تعامل بین آن‌ها.
نشان داده شده است که اگزوزوم‌های مشتق از ماکروفاژها در اختلال عملکرد اندوتلیال گلومرولی کلیه و نکروپتوز در AKI مرتبط با سپسیس واسطه می‌شوند. آن‌ها به آپوپتوز و التهاب سلول‌های لوله‌ای در سمیت کلیوی و مدل‌های IRI ناشی از سیس پلاتین (Cisp) کمک می‌کنند. همچنین گزارش شده است که اگزوزوم‌های مشتق از سلول‌های لوله‌ای فیبروبلاست‌ها را از طریق miR-150-5p فعال می‌کنند و باعث افزایش فیبروز کلیوی می‌شوند. اگزوزوم‌های مشتق شده از TEC پروگزیمال که فاکتور رونویسی میتوکندری A (TFAM) را هدف قرار می دهند، واسطه آسیب TEC ناشی از Cisp می‌شوند.

اگزوزوم‌ها و محتویات آن‌ها به عنوان نشانگرهای زیستی برای AKI عمل می‌کنند
تعریف فعلی AKI هنوز محدود به پارامترهایی مانند کراتینین سرم و اندازه گیری برون ده ادرار است که تا حدودی معیارهای استانداردی را ارائه می دهند، اما این نشانگرها فاقد حساسیت هستند. اگرچه چندین نشانگر زیستی جدید پیشنهاد شده است، توزیع آن‌ها در طول زمان تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار گرفت و محدودیت‌هایی نیز داشت. اگزوزوم‌ها به طور گسترده در مایعات بدن وجود دارند، و محتویات اگزوزوم‌ها تحت شرایط شدید، از جمله فعالیت RNase بالا، pH پایین یا بالا، ذخیره سازی طولانی مدت در دمای اتاق و چرخه‌های متعدد انجماد و ذوب، نسبتاً پایدار باقی می‌مانند. بنابراین، استفاده از اگزوزوم‌ها و محتویات آن‌ها به عنوان نشانگرهای زیستی بالقوه، توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

اگزوزوم‌های مهندسی
اگرچه تحقیقات قابل توجهی وجود دارد که کاربرد امیدوارکننده اگزوزوم‌ها و محتویات آن‌ها را برای درمان AKI نشان می‌دهد، در حال حاضر هیچ پروتکل استانداردی برای تولید در مقیاس بزرگ، هدف‌گیری کارآمد، روش‌های جداسازی و خالص‌سازی استاندارد و شرایط ذخیره‌سازی اگزوزوم‌ها وجود ندارد. این بدان معنی است که کیفیت اگزوزوم‌ها قابل کنترل نیست. و مشکلات مربوط به تولید در مقیاس بزرگ اگزوزوم‌ها مانند هزینه‌های تولید و کارایی باید حل شود. بنابراین، توسعه اگزوزوم‌های مهندسی شده یا استفاده از تغییرات روی اگزوزوم‌ها برای دستیابی به جداسازی و غنی‌سازی آن‌ها و افزایش توانایی هدف‌گیری آن‌ها با توجه به بافت‌های آسیب‌دیده ضروری است.

انزوا و غنی سازی
متداول ترین روش مورد استفاده برای جداسازی اگزوزوم، اولتراسانتریفیوژ افتراقی است که تقریباً 80 درصد از محققان در سراسر جهان از آن استفاده می‌کنند. با این حال، با توجه به شباهت در ویژگی‌های اندازه در بین انواع مختلف اگزوزوم، این روش تنها می‌تواند به یک جداسازی خام دست یابد و فاقد خالص سازی اضافی است. روش‌های دیگر مانند ExtraPEG، کروماتوگرافی با میل ایمنی (IAC) و کروماتوگرافی حذف اندازه (SEC) همگی مزایا و محدودیت‌هایی دارند.

درمان هدفمند
بهبود توانایی هدف گیری اگزوزوم‌ها به محل آسیب دیده در حال حاضر برای افزایش کارایی اگزوزوم‌ها در درمان AKI انجام می‌شود. به عنوان مثال، P-سلکتین به عنوان یک نشانگر زیستی برای AKI ایسکمیک سلول‌های اندوتلیال شناسایی شده است. در یک مطالعه، نویسندگان یک روش اتصال جدید را برای پیوند کووالانسی evPBP (CDAEWVDVS) با DMPEPEG5000-maleimide (DMPE-PEG-MAL) اعمال کردند که منجر به سنتز DMPEPEG-PBP (DPP) شد. سپس DPP را می‌توان در غشای Exos قرار داد تا به طور انتخابی کلیه آسیب دیده را هدف قرار دهد. بنابراین تصویربرداری مولکولی برای ارزیابی کمی بیان P-سلکتین در کلیه مورد استفاده قرار گرفت و یک اثر محافظتی نشان داد. رویکرد دیگر شامل استفاده از پپتیدها یا آنتی بادی‌هایی بود که به طور خاص به مولکول‌های هدف متصل می‌شوند. به عنوان مثال، پپتید LTH (که به Kim1 متصل می‌شود) با استفاده از یک پیوند متقابل دو عملکردی که هدف قرار دادن آن به کلیه را ممکن می‌کرد، به EV های مشتق از گلبول قرمز (REVs) کونژوگه شد.
این بررسی پتانسیل بالینی اگزوزوم‌ها و محتویات آن‌ها را به عنوان نشانگرهای زیستی برای تشخیص زودهنگام و مرحله بندی AKI در بر می‌گیرد. محققین همچنین درباره تحقیقات مهندسی اگزوزوم در AKI، از جمله جداسازی و غنی‌سازی، درمان هدفمند، و تغییرات مولکولی، و همچنین پیشرفت تحقیقات در تومور و بیماری قلبی بحث کردند. در نهایت، این بررسی شامل ایده‌هایی برای غلبه بر محدودیت‌های تحقیقات اگزوزوم در AKI است. با این حال، روشن شدن زمینه‌های مولکولی چگونگی رسیدن اگزوزوم‌ها به سلول‌های لوله‌ای کلیوی و کاربرد ترکیبی اگزوزوم‌ها و مطالعات چند omics منتظر تحقیقات بیشتر در آینده است.
پایان مطلب/.