Las vesículas extracelulares (EVs) son partículas de pequeño tamaño con estructuras de membrana liberadas por las células y han recibido atención en los últimos años. Son diversas en términos de tamaño, origen, contenido y función, y sus propiedades biológicas son muy complejas. A continuación se presenta un resumen de las propiedades biológicas de las vesículas extracelulares.
Las vesículas extracelulares se clasifican en exosomas, microvesículas y cuerpos apoptóticos según su tamaño y origen. Los exosomas se generan a partir de estructuras intracelulares llamadas endosomas y tienen un tamaño aproximado de 30 a 150 nm. Por otro lado, las microvesículas se generan al desprenderse directamente de la membrana celular y son más grandes que los exosomas, con un tamaño de 100 a 1000 nm. Los cuerpos apoptóticos se liberan cuando las células experimentan muerte programada (apoptosis) y son aún más grandes, con un tamaño de 1 a 5 µm.
Estas vesículas extracelulares funcionan como medios de comunicación entre las células. Pueden transportar una variedad de moléculas, como proteínas, lípidos, ARN (ARNm, ARN pequeño, etc.) y ADN. Estas moléculas son entregadas a las células objetivo por las vesículas, donde desempeñan funciones específicas. Por ejemplo, los miARN presentes en las vesículas pueden regular la expresión génica en las células objetivo.
Además, las vesículas extracelulares se liberan no solo por células sanas, sino también por células enfermas (por ejemplo, células cancerosas o células infectadas por virus). Estas vesículas pueden proporcionar información para el diagnóstico de enfermedades, la evaluación del pronóstico e incluso el desarrollo de nuevas terapias.
Las vesículas extracelulares actúan como «paquetes» que las células utilizan para enviar información biológica a otras células. Contienen una variedad de moléculas biológicas, como ARN, proteínas y lípidos, que reflejan el tipo y estado de las células de origen.
Diagnóstico de enfermedades: Las vesículas extracelulares reflejan el estado de las células de origen. Por ejemplo, las células cancerosas liberan vesículas extracelulares con características distintas de las células normales. Analizando estas características, se puede determinar la presencia, el tipo y el grado de avance del cáncer. Además, se está avanzando en el desarrollo de métodos de diagnóstico no invasivos (biopsia líquida) mediante el análisis de vesículas extracelulares presentes en fluidos corporales como la sangre o la orina.
Aquí hay un ejemplo específico de diagnóstico utilizando vesículas extracelulares: la detección temprana y la identificación de tipos de cáncer.
Por ejemplo, en el caso del cáncer de pulmón, se sabe que los exosomas derivados de las células cancerosas pulmonares están presentes en la sangre. Estos exosomas contienen ARN y proteínas específicas del cáncer de pulmón, lo que permite diagnosticar la enfermedad mediante su detección.
Aquí hay algunos artículos científicos relevantes:
- Sandfeld-Paulsen, B., Aggerholm-Pedersen, N., Baek, R., Jakobsen, K. R., Meldgaard, P., Folkersen, B. H., … & Sorensen, B. S. (2016). Exosomal proteins as prognostic biomarkers in non-small cell lung cancer. Molecular oncology, 10(10), 1595-1602.
- Además, se está investigando el uso de exosomas derivados de células cancerosas de próstata en el diagnóstico del cáncer de próstata. Se espera que, en combinación con marcadores conocidos como el antígeno prostático específico (PSA), permita un diagnóstico más preciso.
Evaluación del pronóstico: Las vesículas extracelulares también son útiles para evaluar la progresión de una enfermedad y la efectividad del tratamiento. Por ejemplo, para evaluar la efectividad del tratamiento del cáncer, generalmente se requieren pruebas de diagnóstico por imagen y análisis de tejidos, que son costosos y requieren tiempo. Sin embargo, se espera que el análisis de las vesículas extracelulares permita una evaluación rápida y repetitiva en un corto período de tiempo.
Aquí hay un ejemplo específico de uso de vesículas extracelulares para la evaluación del pronóstico del cáncer.
Cáncer de mama: Se ha demostrado que los patrones de microARN (miARN) presentes en los exosomas son biomarcadores importantes para predecir el pronóstico del cáncer de mama. Algunos miARN están estrechamente relacionados con la progresión del cáncer de mama, y su detección permite predecir el pronóstico de la enfermedad.
Aquí hay algunos artículos científicos relevantes:
Cáncer de pulmón: Se ha informado que la cantidad de exosomas en la sangre de pacientes con cáncer de pulmón está relacionada con el pronóstico de la enfermedad. Específicamente, se ha observado que los pacientes con mayor cantidad de exosomas en la sangre tienen un pronóstico más desfavorable.
Aquí hay algunos artículos científicos relevantes:
Desarrollo de nuevas terapias: Las vesículas extracelulares no solo transportan información, sino que también tienen la capacidad de modificar la función de las células que las reciben. Esto ha llevado al desarrollo de «sistemas de transporte biológico» que entregan medicamentos y genes específicos a células o tejidos específicos. También se espera desarrollar nuevas terapias inmunológicas utilizando vesículas extracelulares que regulan la respuesta inmunitaria.
Por ejemplo, el uso de exosomas derivados de MSC (células madre mesenquimales) se ha investigado para el tratamiento de lesiones de médula espinal.
Como se mencionó anteriormente, los pequeños cuerpos extracelulares (extracellular vesicles, EVs) han recibido mucha atención debido a su diversidad de propiedades y funciones. Tienen el potencial de proporcionar información para el diagnóstico de enfermedades, la evaluación del pronóstico y el desarrollo de nuevas terapias.
Sin embargo, la investigación sobre los EVs aún está en sus primeras etapas y muchas cosas aún no se han aclarado. Hay varios problemas que esperan ser resueltos, como el mecanismo preciso de generación de EVs, el mecanismo de comunicación de información entre células, el tipo de moléculas contenidas en las vesículas y su mecanismo de selección, así como la distribución y función de los EVs en el cuerpo.
Se espera que la investigación sobre EVs tenga un gran impacto no solo en las ciencias biológicas, sino también en el campo del diagnóstico y la medicina. Por ejemplo, se sabe que los EVs liberados por las células cancerosas desempeñan un papel importante en la progresión y metástasis del cáncer. Comprender las características de los EVs liberados por las células cancerosas puede llevar a la detección temprana del cáncer, la prevención de la metástasis y el desarrollo de nuevas terapias. Además, se está investigando el uso de los EVs como «vehículos de entrega» para transportar fármacos a tejidos o células específicas, lo que podría conducir al desarrollo de nuevas terapias médicas.
Por otro lado, la investigación sobre EVs enfrenta varios desafíos. El aislamiento y la purificación de EVs son difíciles debido a su pequeño tamaño y complejas propiedades biológicas, lo que dificulta su estudio utilizando métodos biológicos convencionales. Además, las características de los EVs varían considerablemente según el tipo y estado de las células, lo que dificulta generalizar los resultados de la investigación.
Sin embargo, a pesar de las dificultades, la investigación sobre EVs está avanzando rápidamente. Este campo está lleno de nuevos descubrimientos e innovaciones tecnológicas, como el desarrollo de nuevos métodos de aislamiento y purificación, el desarrollo de nuevas tecnologías para identificar el contenido y la célula de origen de las vesículas, y el desarrollo de nuevas tecnologías médicas que aprovechan la función de los EVs.
Los EVs tienen el potencial de cambiar fundamentalmente nuestro concepto de «comunicación entre células». La idea de que las células se envían a sí mismas como parte de otra célula y transmiten información abre nuevas posibilidades en muchas áreas, no solo en las ciencias biológicas, sino también en medicina, farmacia, ingeniería, ciencias de la información y muchos otros campos.
Referencias:
- Yáñez-Mó, M., Siljander, P. R. M., Andreu, Z., Zavec, A. B., Borràs, F. E., Buzas, E. I., … & De Wever, O. (2015). Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. Journal of extracellular vesicles, 4(1), 27066.
- Théry, C., Witwer, K. W., Aikawa, E., Alcaraz, M. J., Anderson, J. D., Andriants
- Kalluri, R., & LeBleu, V. S. (2020). The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 367(6478), eaau6977.
