La investigació en vesícules extracel·lulars ha augmentat vertiginosament des del seu descobriment fa 30 anys, per les seues possibles aplicacions mèdiques en el tractament de malalties com el càncer, a causa del seu paper fonamental en la comunicació a distància entre cèl·lules. Aquesta és una de les línies d’investigació actuals del doctor Antonio Marcilla, professor titular del Departament de Biologia Cel·lular i Parasitologia a la Universitat de València, i membre de la junta directiva de GEIVEX (Grup Espanyol d’Innovació i Recerca en Vesícules Extracel·lulars). Marcilla va completar la seua formació com a investigador en els National Institutes of Health a Bethesda (Maryland, EUA) i en l’INRA (Institut Nacional d’Investigacions Agronòmiques) a París. L’any 2013 va dirigir un curs sobre vesícules extracel·lulars, celebrat a la seu de València de la Universitat Internacional Menéndez Pelayo. Marcilla ens parla d’aquestes esferes que «alguns fins i tot descriuen com si foren bombolles de sabó».
Com definiria les vesícules extracel·lulars? Són unes esferes envoltades d’una membrana lipídica que estan canviant la idea que teníem sobre les vies de comunicació entre cèl·lules. En països com el nostre hi ha més telèfons mòbils que habitants, pel que sembla que la comunicació avui en dia es troba intervinguda per aquests dispositius, és a dir, que no és directa entre persones. Així es podria comparar el funcionament de les vesícules extracel·lulars, que serveixen per comunicar cèl·lules que poden trobar-se a gran distància.
Per què suposen una revolució mèdica? La revolució mèdica, sens dubte, es deu al fet que fins fa poc només es coneixien dos tipus de vies de comunicació entre cèl·lules: bé per contacte directe, de cèl·lula a cèl·lula, bé a través de certes molècules. Les vesícules extracel·lulars són la tercera via de comunicació entre cèl·lules. Són importants perquè constitueixen una nova via de comunicació a distància.
Totes les vesícules extracel·lulars transporten informació? El terme vesícula extracel·lular és ampli. Inclou vesícules com exosomes, que tenen entre 30 i 100 nanòmetres i són produïdes a l’interior cel·lular i exportades com a tals en cossos multivesiculars. Un segon grup de vesícules, una mica més grans, que arriben fins i tot als 1.000 nanòmetres (1 micròmetre), són les microvesícules. Aquestes no es produeixen des de l’interior, sinó que s’extrueixen des de la membrana plasmàtica. Finalment hi ha un tercer tipus de vesícules, que són les apoptòtiques, vesícules de grans dimensions produïdes per les cèl·lules de forma programada abans de la seua mort. Totes aquestes vesícules contenen proteïnes, àcids nucleics, lípids (no només a la superfície) i sucres. S’ha descrit que algunes d’aquestes vesícules, que inicialment es pensava que eren transportadores de material de rebuig, són capaces també d’exercir funcions en les cèl·lules receptores. Això ha provocat un salt qualitatiu i quantitatiu en les publicacions sobre aquestes vesícules.
Com podríem generar vesícules que transportaren una informació determinada? Hi ha estudis en què s’han purificat vesícules d’organismes procariotes, per exemple bacteris, i que es denominen «vesícules de la membrana externa» o de la superfície externa, on es pot modificar el seu contingut igual que es fa amb els liposomes i en algunes altres estructures membranoses, que s’utilitzen per exemple per a cosmètica. Una mostra són les cremes de factor Q10 amb liposomes, que la pell absorbeix molt millor. Es tracta d’estructures membranoses que al seu interior tenen una composició introduïda artificialment. Les vesícules d’origen natural o produïdes per organismes vius es poden manipular i incorporar-hi el material desitjat. Com que es tracta de vesícules naturals són reconegudes per la cèl·lula receptora, per tant és possible enviar un determinat component o senyal a la cèl·lula diana.
La mida nanomètrica suposa un repte per a la seva investigació? Sens dubte suposa una gran limitació, per exemple, que hages de recórrer a tècniques de microscòpia electrònica per veure-les i controlar que cada lot produït sigui idèntic a l’anterior o tinguen composició diferent. Suposa un important factor de limitació haver de recórrer a tècniques tan sofisticades i costoses. S’estan desenvolupant tècniques, que es basen en principis de càrrega de vesícules, perquè puguen ser detectades per exemple per citometria de flux o per algun tipus de sistema que a més siga molt més ràpid i fiable. Però ara per ara no hi ha comercialitzat un sistema de detecció fiable al 100%.
Hi ha la possibilitat d’utilitzar vesícules d’altres éssers vius per acabar amb malalties humanes? En principi sí. El que s’ha documentat fins ara és l’ús de vesícules extracel·lulars produïdes per cèl·lules en cultiu d’un pacient amb un càncer terminal (limfoma). Aquestes vesícules incorporades en el mateix individu aconseguiren perllongar la seua esperança de vida. També a partir de cèl·lules en cultiu s’han produït exosomes que han estat utilitzats en diferents pacients per millorar certes patologies. El fet que s’utilitzen vesícules d’altres organismes també està sent contemplat en les línies d’investigació actuals. Per exemple, a partir de bacteris es podrien dissenyar o fer a mida vesícules per a un tractament determinat.
I també a partir de cucs? En l’actualitat la majoria d’estudis utilitzen vesícules extracel·lulars obtingudes de cèl·lules en cultiu, que poden ser de mamífers, habitualment de ratolins, cèl·lules humanes, etc. Però és cert que els helmints també produeixen aquestes vesícules. De fet, el nostre grup d’investigació ha descrit per primera vegada el paper d’aquestes vesícules en la comunicació amb l’hoste. A més s’ha vist prèviament que algun material d’aquests paràsits pot modular la resposta immunitària en l’hoste, per la qual cosa no és desgavellat pensar que aquestes vesícules puguen també tenir aquest efecte i actuar sobre certes malalties.
En què consisteixen les tècniques de purificació de les vesícules extracel·lulars? Hi ha diversos tipus de tècniques. La ultracentrifugació és una centrifugació a molt alta velocitat. Com les vesícules extracel·lulars són molt petites requereixen de gran velocitat per poder ser sedimentades. En la seua purificació es realitzen centrifugacions diferencials per eliminar, en primer lloc, cèl·lules senceres, i en segon lloc, restes cel·lulars, orgànuls, etc., per ser estructures més grans que les vesícules. Per arribar a vesícules d’una mida inferior, no hi ha manera de purificar si no és mitjançant una centrifugació a alta velocitat, per sobre dels 100.000 g. Aquesta és la tècnica clàssica de purificació de vesícules, però les ultracentrífugues tenen una capacitat limitada de volum que pot processar en una sola operació. Si un hospital hagués d’ultracentrifugar centenars de mostres li portaria mesos de treball. És per això que s’està investigant la possibilitat d’utilitzar un altre tipus de tecnologia que permeta aïllar aquestes vesícules sense haver d’utilitzar la ultracentrifugació. Ja hi ha alguns protocols en proves. Per exemple, precipitació amb substàncies com polietilenglicol, columnes de cromatografia per filtració molecular, afinitat, etc. En definitiva, tècniques que s’han utilitzat prèviament per a estructures molt petites com poden ser els virus, i que ara poden utilitzar-se per aquestes vesícules que tenen mides similars.
La degradació cel·lular que es produeix amb l’envelliment de les persones podria ser tractada i corregida mitjançant vesícules extracel·lulars? El potencial que tenen aquestes vesícules és extraordinari, perquè estan involucrades, com s’està veient, en qualsevol tipus de processos. Per descomptat un d’ells és l’envelliment cel·lular. Si aconseguim conèixer quins són els mecanismes que desenvolupen aquest envelliment, podríem enviar un senyal que bloquegés precisament aquests mecanismes. Les possibilitats són enormes. No fa gaire s’ha publicat un estudi on sembla que estiga relacionada la calvície amb una aparició de sistema circulatori en el cuir cabellut. Precisament aquesta angiogènesi, que és com es diu el procés de la producció de vascularització en certes zones, també està intervinguda per vesícules extracel·lulars.
En resum, podria dir-se que totes les malalties que estan basades en una fallada cel·lular tindrien possible solució a través de tractaments amb vesícules extracel·lulars? Qualsevol malaltia en la qual hi haja comunicació entre una cèl·lula patògena i una cèl·lula sana és susceptible de ser bloquejada per mediació d’aquest tipus de vesícules, bloquejant les vesícules errònies o produint unes que reemplacen a aquestes.
Quina aplicació podrien tenir les vesícules en la producció de vacunes? A partir de bacteris, les vesícules indueixen una modulació o un canvi en el sistema immunitari i això lògicament té una gran aplicabilitat en vacunes. En el cas de malalties bacterianes, ja s’ha vist que algunes poden ser prevenibles administrant prèviament vesícules d’aquests organismes patògens. En el cas de malalties parasitàries com la malària, produïda per Plasmodium vivax, els exosomes produïts per cèl·lules infectades pel paràsit es podrien utilitzar per immunitzar a persones que no han entrat en contacte amb aquest patogen encara. De fet ja han estat utilitzats en assajos animals amb molt bon resultat.
«Les vesícules extracel·lulars serveixen per comunicar cèl·lules que poden trobar-se a gran distància»
«Les vesícules d’origen natural o produïdes per organismes vius es poden manipular i incorporar-hi el material desitjat»
«A partir de bacteris es podrien dissenyar o fer a mida vesícules per a un tractament determinat»
«Qualsevol malaltia en la qual hi haja comunicació entre una cèl·lula patògena i una cèl·lula sana és susceptible de ser bloquejada per mediació de vesícules extracel·lulars»
«En el cas de malalties bacterianes, ja s’ha vist que algunes poden ser prevenibles administrant prèviament vesícules dels organismes patògens»
Teresa Coll
