¿Qué son las vesículas extracelulares?
Las vesículas extracelulares (VE) son estructuras submicrométricas secretadas por diversas células en el cuerpo humano, que desempeñan un papel crítico en la comunicación intercelular al permitir la transferencia de una variedad de biomoléculas funcionales entre diferentes localizaciones celulares. Estas vesículas son un término colectivo que abarca diferentes tipos, como exosomas, microvesículas y apoptosomas, y se pueden encontrar en medios de cultivo in vitro o en fluidos corporales in vivo, como la sangre, la orina, la saliva y el líquido cefalorraquídeo.
Uno de los aspectos más destacados de las vesículas extracelulares es su capacidad para transportar diversos tipos de biomoléculas, incluidos lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, como el ADN y ARN, entre células. Este transporte de biomoléculas permite la transferencia de información genética y molecular entre células distantes, lo que tiene importantes implicaciones en la regulación de procesos celulares y fisiológicos.
En particular, las vesículas extracelulares pueden transportar ARN mensajero (ARNm), microARN (miARN) y otros ARN no codificantes, que pueden influir en la expresión génica en las células receptoras. Los miARN, por ejemplo, pueden regular la expresión génica al inhibir la traducción de ARNm o inducir su degradación, lo que afecta directamente la síntesis de proteínas y, por lo tanto, la función celular.
Además, las vesículas extracelulares también pueden transportar proteínas y lípidos que pueden modular diversos procesos celulares, como la señalización celular, la regulación del ciclo celular y la respuesta inmune. Estos componentes bioactivos pueden influir en el fenotipo y la función de las células receptoras, lo que les permite adaptarse y responder a su entorno de manera dinámica.
La capacidad de las vesículas extracelulares para viajar a través de fluidos corporales facilita la comunicación a larga distancia entre células y tejidos en diferentes partes del cuerpo. Esta capacidad de comunicación intercelular es esencial para la coordinación de procesos fisiológicos en el organismo y desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la homeostasis y la respuesta a estímulos externos e internos.
Clasificación
Los intentos de clasificar las vesículas extracelulares (VE) en grupos se han llevado a cabo con el propósito de entender mejor su biología y su papel en la comunicación intercelular. Estas clasificaciones suelen basarse en criterios como el tamaño de las vesículas o los mecanismos de formación y liberación. Entre las categorías comúnmente reconocidas se encuentran los anticuerpos apoptósicos, las micropartículas y los exosomas.
Los anticuerpos apoptósicos, que tienen un tamaño de 1 a 5 µm, se originan durante el proceso de apoptosis celular y contienen componentes celulares descompuestos. Las micropartículas, con un tamaño de 100 a 1.000 nm, se generan principalmente por la formación de protuberancias de la membrana celular y pueden contener una variedad de biomoléculas, incluidos lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Por último, los exosomas, con un tamaño inferior a 100 nm, se producen a partir de la vía de endocitosis y contienen una mezcla característica de proteínas y ARN.
Sin embargo, estudios recientes han demostrado que estas categorías no son tan distintas como se pensaba inicialmente. En lugar de representar clases discretas de vesículas extracelulares, se ha observado un solapamiento significativo entre ellas. Por ejemplo, se ha encontrado que algunas vesículas clasificadas como micropartículas también contienen proteínas típicas de los exosomas, lo que sugiere una heterogeneidad considerable en la composición de las vesículas extracelulares.
Este solapamiento en la clasificación de las vesículas extracelulares plantea desafíos para la interpretación de los estudios y resalta la complejidad de estos sistemas biológicos. Sugiere que la biogénesis y la composición de las VE pueden ser dinámicas y estar influenciadas por una variedad de factores intracelulares y extracelulares. Además, resalta la necesidad de desarrollar métodos de caracterización más sofisticados y sensibles para estudiar las VE con mayor precisión.
Utilidad
Las vesículas extracelulares (VE) han generado un notable interés en la comunidad científica debido a su diversidad de funciones biológicas, así como su potencial como biomarcadores de estados patológicos y agentes terapéuticos. Estas estructuras microscópicas, liberadas por células, son capaces de transportar una variedad de biomoléculas, incluyendo ácidos nucleicos y proteínas, entre diferentes células y tejidos en el cuerpo. Además de su papel en la comunicación intercelular normal, se ha demostrado que las VE pueden servir como indicadores de enfermedades como el cáncer, enfermedades cardiovasculares y trastornos neurodegenerativos, lo que las convierte en herramientas valiosas para el diagnóstico y pronóstico.
Recientemente, se ha observado que las VE derivadas de distintos tipos de células madre o células pueden mediar los efectos terapéuticos asociados con intervenciones de trasplante celular. Estas VE, liberadas por células con propiedades de autorrenovación y diferenciación, pueden promover la angiogénesis, reducir la inflamación y mejorar la regeneración tisular, lo que sugiere que podrían ser alternativas terapéuticas más seguras y efectivas que las células madre completas.
Además, las VE representan un enfoque farmacológico novedoso con propiedades de unión intrínsecas y baja inmunogenicidad. A diferencia de otras terapias biológicas, las VE pueden administrarse sin el riesgo de provocar respuestas inmunes adversas, y tienen la capacidad de atravesar barreras biológicas, como la barrera hematoencefálica, lo que las hace prometedoras para el tratamiento de enfermedades del sistema nervioso central. Se están realizando esfuerzos para manipular las propiedades de las VE, ya sea directamente o mediante la modificación de las células de origen, con el fin de adaptarlas a aplicaciones terapéuticas específicas, lo que incluye la ingeniería genética para modificar la carga de biomoléculas dentro de las VE y la optimización de métodos de producción y purificación para garantizar su seguridad y eficacia.
Modo de acción
La hipótesis predominante sobre cómo las vesículas extracelulares (VE) derivadas de células madre ejercen sus efectos terapéuticos se centra en su capacidad para transferir moléculas biológicamente activas de las células madre a células lesionadas o enfermas. Esta hipótesis se basa en la capacidad demostrada de las VE para transportar una variedad de biomoléculas, incluyendo proteínas, lípidos, ARNm y microARN (miARN), entre células y tejidos en el cuerpo.
- Transferencia de proteínas: Las proteínas transportadas por las VE pueden incluir factores de crecimiento, citocinas, enzimas y factores de transcripción, entre otros. Estas proteínas pueden desempeñar roles clave en la promoción de la supervivencia celular, la proliferación, la diferenciación y la reparación tisular. Por ejemplo, los factores de crecimiento pueden estimular la proliferación celular y la angiogénesis, mientras que las citocinas pueden modular la respuesta inmune y la inflamación.
- Transferencia de lípidos: Los lípidos transportados por las VE pueden influir en la composición y función de las membranas celulares receptoras, así como en la señalización celular. Los lípidos bioactivos, como los esfingolípidos y los fosfolípidos, pueden regular la actividad de enzimas y receptores en las células receptoras, lo que puede tener efectos significativos en diversos procesos celulares y fisiológicos.
- Transferencia de ARNm y microARN: El ARNm transportado por las VE puede ser traducido en proteínas funcionales en las células receptoras, lo que puede influir directamente en la expresión génica y la función celular. Por otro lado, los miARN pueden regular la expresión génica a nivel post-transcripcional al inhibir la traducción de ARNm o inducir su degradación. Como resultado, los miARN transportados por las VE pueden modular la expresión de genes específicos en las células receptoras, lo que puede tener efectos profundos en su fenotipo y función.
En conjunto, la transferencia de estas moléculas biológicamente activas por parte de las VE derivadas de células madre puede influir en una variedad de procesos celulares y fisiológicos en las células receptoras, lo que puede contribuir a los efectos terapéuticos observados en diversas enfermedades y lesiones. Esta capacidad de las VE para actuar como “mensajeros” de las células madre a células objetivo representa un mecanismo potencialmente importante para la mediación de la regeneración tisular y la reparación en el contexto de la medicina regenerativa y la terapia celular.
vesículas extracelulares
Ventajas
El empleo de vesículas extracelulares (VE) en lugar de células completas presenta una serie de ventajas considerables en términos de costo, obtención, utilización y respuesta inmunológica. Estas ventajas han impulsado la investigación y evaluación de técnicas de administración de VE en estudios preclínicos y clínicos dirigidos a la regeneración tisular y la reparación de múltiples órganos.
En primer lugar, el costo asociado con la producción y purificación de VE suele ser menor en comparación con el cultivo de células completas. La obtención de VE se puede realizar a partir de medios de cultivo celular o fluidos corporales, eliminando así la necesidad de cultivos celulares a gran escala y los gastos relacionados con el mantenimiento y la expansión celular. Esta reducción de costos hace que las VE sean una opción más económica para la terapia celular y la medicina regenerativa.
Además, la obtención y utilización de VE son procesos generalmente más sencillos y menos complejos que el manejo de células completas. No se requieren procedimientos de cultivo celular sofisticados ni manipulaciones genéticas complejas para producir VE. Además, las VE son más fáciles de almacenar y transportar que las células vivas, lo que facilita su aplicación en entornos clínicos.
Una ventaja importante de las VE es su baja inmunogenicidad en comparación con las células completas. Las VE tienden a exhibir una menor capacidad para desencadenar respuestas inmunológicas adversas en el receptor debido a su tamaño submicrométrico y composición molecular. Esto reduce significativamente el riesgo de reacciones inmunitarias adversas en el receptor y hace que las VE sean más seguras y menos propensas a ser rechazadas.
Los estudios preclínicos y clínicos en curso están investigando la eficacia potencial de las técnicas de administración de VE en la regeneración tisular y la reparación de múltiples órganos. Estos estudios buscan aprovechar las capacidades regenerativas y reparativas de las VE para tratar una variedad de enfermedades y lesiones, incluyendo enfermedades cardiovasculares, neurodegenerativas y musculoesqueléticas. Los resultados preliminares de estos estudios son alentadores y sugieren que las VE podrían representar una estrategia terapéutica prometedora en el campo de la medicina regenerativa. No obstante, se necesitan más investigaciones para comprender completamente los mecanismos subyacentes y optimizar las técnicas de administración de VE para su aplicación clínica efectiva.
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