Origen de las vesículas extracelulares
Aunque originalmente se pensó que era estrictamente un sistema de eliminación de desechos, se ha demostrado que las vesículas extracelulares (VE) tienen innumerables funciones de comunicación celular. La investigación reciente ha dado como resultado una comprensión más profunda del papel que juegan estas vesículas y está conduciendo a la innovación en el diagnóstico y la terapéutica en campos como las enfermedades neurodegenerativas, la biología del cáncer y la inmunología.
Existen dos clases principales de VE: las microvesículas son vesículas grandes (200-2000 nm de diámetro) producidas por gemación directa de la membrana plasmática, mientras que los exosomas son pequeños (40-200 nm) y se producen principalmente cuando un cuerpo multivesicular se fusiona con la membrana plasmática. liberando vesículas intraluminales como exosomas. En las células T se han observado exosomas que brotan directamente de la membrana plasmática; sin embargo, la frecuencia de este fenómeno en otros tipos de células no está clara. 1
Modos clásicos de generación de EV, que producen microvesículas directamente a partir de la membrana plasmática y exosomas a través del endosoma de clasificación tardía y el cuerpo multivesicular (MVB). Ciertos tipos de células también pueden producir exosomas por gemación directa de la membrana plasmática. Adaptado de Kalluri & LeBleu (2020). 2 Reproducido bajo la licencia Creative Commons . (ilustración tomada de Labroot, 2021)
Las vesículas extracelulares tienen proteomas que se asemejan a la célula de origen, pero están enriquecidos en ciertas proteínas, como las tetraspaninas (organizadores moleculares unidos a la membrana), CD9 y CD81 en microvesículas y exosomas, y CD63 específicamente en exosomas. Los exosomas contienen un núcleo denso intraluminal de andamiaje y proteína agregada unida con chaperonas, principalmente HSP70, y también pueden transportar ácidos nucleicos.
Vesículas extracelulares en enfermedades y diagnósticos.
Las vesículas extracelulares transportan cargas útiles de proteínas, ARN y ADN que funcionan en las células receptoras. 2 Las microvesículas secretadas por las células cancerosas (en ocasiones denominadas oncosomas) pueden transportar ARNm oncogénico que promueve la invasión y la metástasis en las células del cáncer de mama. 3 Las EV también pueden contribuir a la inmunidad y la inmunosupresión: las células presentadoras de antígenos secretan exosomas que contienen un complejo principal de histocompatibilidad de clase II unido al antígeno, que puede promover la inmunidad adaptativa a distancia. 2
Los exosomas también se han asociado con algunas afecciones neurodegenerativas. Por ejemplo, la proteína priónica está presente en exosomas derivados del cerebro, donde afecta la inmunomodulación, la plasticidad y la función normal del cerebro. Se ha observado que los exosomas transportan proteínas priónicas patógenas y potencian su efecto neurotóxico en las encefalopatías espongiformes.4 Se han encontrado microARN y proteínas asociados con la progresión de la enfermedad de Alzheimer y Parkinson en exosomas derivados del cerebro. 4,5
Biopsias líquidas
Una de las perspectivas más interesantes para la investigación de exosomas es el desarrollo de “biopsias líquidas” no invasivas, que utilizan muestras de sangre para controlar la presencia de enfermedades o para tomar muestras de órganos inaccesibles como el cerebro o el páncreas. 6 Las biopsias líquidas podrían usarse para la detección temprana de cánceres, enfermedades neurodegenerativas, trastornos del embarazo y mucho más. 6
Las vesículas extracelulares circulantes hacen posible la realización de biopsias líquidas no invasivas. Figura de Zhou et al. 2020. 6 Reproducido bajo la licencia Creative Commons .
Los desafíos de analizar los vehículos eléctricos
Como pequeñas partículas extracelulares heterogéneas, caracterizar las VE es un desafío; una barrera es la falta de métodos de análisis y aislamiento estandarizados. Clásicamente, 2 EV se han aislado mediante ultracentrifugación o ultracentrifugación en gradiente de sacarosa, pero la pureza de estas EV aislados es pobre. Las nuevas técnicas de aislamiento, como la nanofiltración acústica y el inmunoaislamiento de microfluidos, mejoran la pureza, pero requieren equipos especializados.
La microscopía electrónica de barrido y transmisión puede visualizar fácilmente los vehículos eléctricos, pero la preparación de la muestra crea artefactos y puede introducir un sesgo de muestreo. 7 Las imágenes de fluorescencia con tintes lipofílicos en sistemas de cultivo se confunden con otras partículas pequeñas en biofluidos y medios de cultivo celular como proteínas séricas y lipoproteínas. 8
El análisis de exosomas con citometría de flujo es una nueva innovación, aunque es un desafío distinguir los exosomas de los desechos celulares. También es fundamental evitar la formación de agregados, ya que la pérdida de resolución individual puede ser desastrosa para poblaciones heterogéneas. Afortunadamente, los vehículos eléctricos tienen marcadores de proteínas bien definidos que pueden etiquetarse, como las tetraspaninas. 1,7 Los anticuerpos validados por citometría de flujo de EV son un punto de partida clave y las tinciones de membrana validadas para la citometría de flujo son útiles para medir el tamaño de EV por intensidad de fluorescencia.
El futuro de las vesículas extracelulares
Las vesículas extracelulares representan un campo emocionante y en auge de la biología celular con un potencial diagnóstico y terapéutico que cambia vidas. Una mejor comprensión y caracterización de las VE es fundamental para hacer esto realidad. Sin duda, este campo seguirá impulsando los avances en biología celular y medicina a medida que se desarrollen herramientas más eficientes para estudiar las VE.
Referencias
van Niel, G., D'Angelo, G. y Raposo, G. Arrojando luz sobre la biología celular de las vesículas extracelulares. Nat Rev Mol Cell Biol 19 , 213-228 (2018).
Kalluri, R. & LeBleu, VS La biología, función y aplicaciones biomédicas de los exosomas. Ciencia 367 , (2020).
Le, MTN y col. Las vesículas extracelulares que contienen miR-200 promueven la metástasis de las células del cáncer de mama. J Clin Invest 124 , 5109–5128 (2014).
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Takov, K., Yellon, DM & Davidson, SM Factores de confusión en estudios de captación de vesículas utilizando tintes de membrana lipófilos fluorescentes. J Vesículas extracelulares 6 , (2017).
Autor: Christopher Pratt, PhD