L'uso di vescicole extracellulari ingegnerizzate derivate da cellule stromali mesenchimali per il condizionamento di reni marginali.

The use of adenosine triphosphate (ATP) has shown promising effects in alle- viating ischemic damage across various tissues. However, the penetration of ATP into kidney tubular cells presents a challenge due to their unique anatomical and physiological properties. In this study, we introduce a novel bioinspired drug delivery system utilizing extracellular vesicles (EVs) derived from mesenchymal stromal cells (MSCs) and engineered to carry ATP. ATP-loaded liposomes (ATP-LPs) and ATP-loaded EVs (ATP-EVs) were pre- pared using microfluidic technology, followed by characterization of their morphology (DLS, NTA, SEM, TEM), ATP content, and release rate at 37 ◦C (pH 7.4). Additionally, the delivery efficacy of ATP-LPs and ATP-EVs was evaluated in vitro on renal cells (HK2 cells) under chemically induced ischemia. The results indicated successful ATP enrichment in EVs, with ATP-EVs showing no significant changes in morphology or size compared to naïve EVs. Notably, ATP-EVs demonstrated superior ATP retention compared to ATP-LPs, protecting the ATP from degradation in the extracellular environment. In an ATP-depleted HK2 cell model, only ATP-EVs effectively restored ATP levels, preserving cell viability and reducing apoptotic gene expression (BCL2-BAX). This study is the first to successfully demonstrate the direct delivery of ATP into renal tubular cells in vitro using EVs as carriers.

L'utilizzo di adenosina trifosfato (ATP) ha mostrato effetti promettenti nell'alleviare il danno ischemico in diversi tessuti. Tuttavia, la penetrazione dell'ATP nelle cellule tubulari renali rappresenta una sfida a causa delle loro peculiari proprietà anatomiche e fisiologiche. In questo studio, introduciamo un nuovo sistema di drug delivery bio-ispirato che utilizza vescicole extracellulari (EVs) derivate da cellule stromali mesenchimali (MSCs) e ingegnerizzate per trasportare ATP. Liposomi caricati con ATP (ATP-LPs) e EVs caricate con ATP (ATP-EVs) sono stati preparati utilizzando una tecnologia di microfluidica e successivamente caratterizzati per la loro morfologia (DLS, NTA, SEM, TEM), per il contenuto di ATP e per la cinetica di rilascio a 37 °C (pH 7.4). Inoltre, l'efficacia di delivery degli ATP-LPs e degli ATP-EVs è stata valutata in vitro su cellule renali (cellule HK-2) sottoposte a ischemia indotta chimicamente. I risultati hanno indicato un efficace arricchimento di ATP nelle EVs, senza che queste mostrassero cambiamenti significativi in termini di morfologia o dimensione rispetto alle EVs native. In particolare, le ATP-EVs hanno dimostrato una ritenzione di ATP superiore rispetto agli ATP-LPs, proteggendo la molecola dalla degradazione nell'ambiente extracellulare. In un modello di cellule HK-2 con deplezione di ATP, solo le ATP-EVs sono state in grado di ripristinare efficacemente i livelli di ATP, preservando la vitalità cellulare e riducendo l'espressione genica pro-apoptotica (rapporto BCL2-BAX). Questo studio è il primo a dimostrare con successo la delivery diretta di ATP all'interno di cellule tubulari renali in vitro utilizzando le EVs come vettori, candidandole come piattaforma superiore ai liposomi convenzionali per lo sviluppo di terapie bioenergetiche contro il danno ischemico.