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Elucidation of the Tissue Distribution and Host Immunostimulatory Activity of Exogenously Administered Probiotic-Derived Extracellular Vesicles for Immunoadjuvant

免疫系统 免疫佐剂 脾脏 CD80 药理学 体内 胞外囊泡 化学 生物 免疫学 微泡 体外 CD40 细胞毒性T细胞 生物化学 生物技术 小RNA 基因
作者
Masaki Morishita,Michio Kida,Tadashi Motomura,Rosângela Tsukamoto,Mohammed I. Atari,Kazuya Higashiwaki,Kazufumi Masuda,Hidemasa Katsumi,Akira Yamamoto
出处
期刊:Molecular Pharmaceutics [American Chemical Society]
卷期号:20 (12): 6104-6113 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.molpharmaceut.3c00460
摘要

Extracellular vesicles (EVs) are cell-derived nanoparticles that can be used as novel biomaterials. In the development of EVs-based therapeutic systems, it is essential to understand the in vivo fate of exogenously administered EVs and subsequent biological responses mediated by EVs. Although probiotics and microorganisms that modulate the host immune system also secrete EVs, their tissue distribution and biological reactions after administration to the host have not been sufficiently elucidated. In this study, we characterized EVs released from the probiotics Bifidobacterium longum (B-EVs) and Lactobacillus plantarum WCFS1 (L-EVs) in terms of tissue distribution and immune-activating capacity after intravenous and subcutaneous administration in mice. B-EVs and L-EVs exhibited particle sizes of approximately 100-160 nm and negative zeta potentials. These EVs contained peptidoglycan, DNA, and RNA as their cargoes. Intravenously administered B-EVs and L-EVs mainly accumulated in the liver and spleen. Furthermore, liver F4/80 and splenic CD169 macrophages took up the intravenously administered EVs. Subcutaneously administered B-EVs and L-EVs accumulated in the lymph nodes and were mainly located in the B-lymphocyte zone, indicating that exogenously administered probiotic-derived EVs showed a similar biodistribution, irrespective of the EVs-secreting cell type. Evaluation of EVs-mediated immune reactions demonstrated that intravenously administered EVs showed little activation potency. In contrast, subcutaneously administered B-EVs strongly increased the expression of inflammatory cytokine (TNF-α) and co-stimulatory molecules (CD40 and CD80) than L-EVs. These findings indicate that the subcutaneous administration of B-EVs is a useful strategy for the development of novel EVs-based immunotherapies.
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