Las células eucariotas producen y secretan vesículas extracelulares (ExV), que son nanocápsulas de bicapa lipídica cuyo tamaño ronda las decenas-centenas de nanómetro.1 Las vesículas extracelulares están formadas por proteínas, ácidos polinucleicos (ej. ARN y ADN) y lípidos, y pueden dividirse en varios subconjuntos que incluyen a los exosomas (20 - 150 nm), las microvesículas (100 – 100 nm) y los cuerpos apoptóticos (1000 – 5000 nm). Estas vesículas difieren no sólo en su tamaño sino en su composición, biogénesis y función, tanto a nivel celular, como a nivel de los tejidos.
Una de las funciones biológicas más relevante de las vesículas de menor tamaño (exosomas y microvesículas) es la de mantener la comunicación entre las células2, aunque es sabido también que tienen un rol en la respuesta inmune3 y en el cáncer4,5. Estas vesículas se han encontrado en distintos fluidos biológicos, como el plasma sanguíneo, el líquido sinovial y la orina. En particular para los exosomas, como las características de membrana de éstos guardan una relación con las biomoléculas presentes en la membrana de las células que les dieron origen, aislar y caracterizar exosomas fue recientemente propuesto como un modo de diagnosticar una multiplicidad de enfermedades.6–8 Así mismo, los exosomas ofrecen la posibilidad de encapsular principios activos (ej. vacunas), drogas y otros nano-agentes, hecho que ha motivado su proposición como vehículos para la administración de medicamentos.9–11
En este proyecto procuramos adosar quantum dots biofuncionales a exosomas derivados de células tumorales humanas (Figura 1). El objetivo es el de identificar con nanopartículas fluorescentes de diversos colores a conjuntos de exosomas diversos, cada uno de ellos con proteínas de superficie definidas. Estos exosomas se emplean luego en modelos animales (zebrafish) para determinar su comportamiento y biodistribución en vivo mediante microscopía de fluorescencia.
Colaboradores:
Dr. Guillaume van Niel y becaria doctoral Lic. Maribel Lara Corona. Institut de Psychiatrie et Neurosciences de Paris, INSERM, Francia.
Dr. Thomas Pons, Prof. Nicolas Lequeux. Laboratoire de Physique et d’Etude de Matériaux, ESPCI ParisTech, CNRS.
Referencias:
1. Van Niel, G., D’Angelo, G. & Raposo, G. Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles. Nature Reviews Molecular Cell Biology vol. 19 213–228, https://doi.org/10.1038/nrm.2017.125 (2018).
2. Camussi, G., Deregibus, M. C., Bruno, S., Cantaluppi, V. & Biancone, L. Exosomes/microvesicles as a mechanism of cell-to-cell communication. Kidney International vol. 78 838–848, https://doi.org/10.1038/ki.2010.278 (2010).
3. Li, X. B., Zhang, Z. R., Schluesener, H. J. & Xu, S. Q. Role of exosomes in immune regulation. Journal of Cellular and Molecular Medicine vol. 10 364–375, https://doi.org/10.1111/j.1582-4934.2006.tb00405.x (2006).
4. Altei, W. F., Pachane, B. C., dos Santos, P. K. & de Araújo, H. S. S. Extracellular Vesicles and Integrins: Partners in Cancer Progression. in Role of Exosomes in Biological Communication Systems 293–310 (Springer Singapore, 2021), doi:10.1007/978-981-15-6599-1_14.
5. Kosaka, N., Yoshioka, Y., Fujita, Y. & Ochiya, T. Versatile roles of extracellular vesicles in cancer. Journal of Clinical Investigation vol. 126 1163–1172, https://doi.org/10.1172/JCI81130 (2016).
6. Ailuno, G., Baldassari, S., Lai, F., Florio, T. & Caviglioli, G. Exosomes and Extracellular Vesicles as Emerging Theranostic Platforms in Cancer Research. Cells vol. 9 2569, https://doi.org/10.3390/cells9122569 (2020).
7. Rahbarghazi, R. et al. Tumor-derived extracellular vesicles: Reliable tools for Cancer diagnosis and clinical applications. Cell Communication and Signaling vol. 17, https://doi.org/10.1186/s12964-019-0390-y (2019).
8. Crenshaw, B., Sims, B. & Matthews, Q. Biological function of exosomes as diagnostic markers and therapeutic delivery vehicles in carcinogenesis and infectious diseases. Nanomedicines, Edited by Muhammad Akhyar Farrukh, https://doi.org/10.5772/intechopen.80225 (2018).
9. Seifalian, A. The application of exosomes as a nanoscale cancer vaccine. Int J Nanomedicine 5, 889 (2010).
10. Haney, M. J. et al. Exosomes as drug delivery vehicles for Parkinson’s disease therapy. Journal of Controlled Release 207, 18–30 (2015).
11. Elnaggar, M. A. & Joung, Y. K. Exosomes and Supported Lipid Layers as Advanced Naturally Derived Drug Delivery Systems. in Role of Exosomes in Biological Communication Systems 361–373 (Springer Singapore, 2021), doi:10.1007/978-981-15-6599-1_18.
