Las vesículas extracelulares (VE) son diminutas partículas con estructura de membrana liberadas por las células y que han atraído atención en los últimos años. Son muy diversas en cuanto a tamaño, origen, contenido y función, y sus propiedades biológicas son muy complejas. A continuación se presenta una descripción general de las propiedades biológicas de las vesículas extracelulares.
Las vesículas extracelulares se clasifican, según su tamaño y origen, en exosomas, microvesículas, cuerpos apoptóticos, etc. Los exosomas se generan a partir de estructuras intracelulares llamadas endosomas y tienen un tamaño aproximado de 30–150 nm. Las microvesículas, en cambio, se generan al desprenderse directamente de la membrana celular y, como característica, son más grandes que los exosomas, con 100–1000 nm. Los cuerpos apoptóticos se liberan cuando una célula completa una muerte programada (apoptosis) y son aún más grandes, con 1–5 µm.
Estas vesículas extracelulares funcionan como un medio de comunicación entre células. Las vesículas extracelulares pueden transportar diversas moléculas, como proteínas, lípidos, ARN (mRNA, miRNA, etc.) y ADN. Estas moléculas se entregan a las células a las que apunta la vesícula, donde ejercen su función. Por ejemplo, el miRNA contenido en una vesícula puede regular la expresión génica en la célula diana.
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 ofrecer pistas para el diagnóstico de enfermedades, el juicio del pronóstico e incluso el desarrollo de nuevas terapias.
Las vesículas extracelulares son como “paquetes” mediante los cuales una célula envuelve una parte de sí misma y la envía a otras células, desempeñando el papel de transportar información biológica. Estas vesículas contienen diversas biomoléculas —como ARN, proteínas y lípidos— que reflejan el tipo y el estado de la célula de la que proceden.
Diagnóstico de enfermedades: Las vesículas extracelulares reflejan el estado de las células que las producen. Por ejemplo, las células cancerosas liberan vesículas extracelulares con propiedades distintas de las de las células normales. Se considera que, al analizar estas propiedades, será posible determinar la presencia del cáncer, su tipo, su grado de progresión, etc. Además, al analizar las vesículas extracelulares presentes en fluidos corporales como la sangre y la orina, se está avanzando en el desarrollo de métodos de diagnóstico no invasivos (biopsia líquida).
Un ejemplo concreto del diagnóstico de enfermedades mediante vesículas extracelulares es la detección temprana del cáncer y la identificación de su tipo.
Por ejemplo, en el cáncer de pulmón se sabe que en la sangre están presentes exosomas (un tipo de vesícula extracelular) derivados de las células del cáncer de pulmón. Como estos exosomas contienen ARN y proteínas específicas de las células del cáncer de pulmón, al detectarlos es posible diagnosticar el cáncer de pulmón.
Como referencias concretas se encuentran las siguientes:
- 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.
- En el diagnóstico del cáncer de próstata también avanza la investigación de métodos diagnósticos que emplean exosomas derivados de las células del cáncer de próstata. Al combinarlos con marcadores conocidos como el antígeno prostático específico (PSA), se espera un diagnóstico más preciso.
Como referencias concretas se encuentran las siguientes:
Juicio del pronóstico: Las vesículas extracelulares también son útiles para evaluar la progresión de la enfermedad y el efecto del tratamiento. Por ejemplo, para juzgar el efecto del tratamiento del cáncer normalmente se requieren estudios de imagen o exámenes de tejido, que exigen tiempo y esfuerzo. Sin embargo, se espera que el análisis de las vesículas extracelulares permita una evaluación rápida y repetible.
Un ejemplo concreto en el que las vesículas extracelulares se usan para juzgar el pronóstico es la evaluación pronóstica del cáncer.
Cáncer de mama: Se ha demostrado que el patrón de microARN (miARN) contenido en los exosomas es un biomarcador potente para predecir el pronóstico del cáncer de mama. Se sabe que algunos miARN están estrechamente relacionados con la progresión del cáncer de mama y, al detectarlos, es posible predecir el pronóstico del cáncer de mama.
Como referencias concretas se encuentran las siguientes:
Cáncer de pulmón: Se ha informado de que la cantidad de exosomas presentes en la sangre de los pacientes con cáncer de pulmón está relacionada con el pronóstico del cáncer de pulmón. En particular, se considera que los pacientes con una gran cantidad de exosomas en la sangre tienden a tener un peor pronóstico.
Como referencias concretas se encuentran las siguientes:
Desarrollo de nuevas terapias: Las vesículas extracelulares no solo transportan su propia información, sino que también tienen la capacidad de alterar el funcionamiento de las células que reciben esa información. Aprovechando esto, se está avanzando en el desarrollo de “sistemas de transporte biológico” que llevan fármacos o genes hacia células o tejidos específicos. También se espera el desarrollo de nuevas inmunoterapias que utilicen vesículas extracelulares que modulan la respuesta inmunitaria.
Por ejemplo, está el tratamiento de la lesión de la médula espinal (SCI) mediante exosomas de MSC.
Como se ha descrito anteriormente, las vesículas extracelulares, gracias a sus diversas propiedades y funciones, tienen el potencial de ofrecer pistas para el diagnóstico de enfermedades, el juicio del pronóstico y el desarrollo de nuevas terapias.
Sin embargo, la investigación de las vesículas extracelulares apenas ha comenzado y queda mucho por aclarar. Aún existen muchos problemas que esperan ser dilucidados, como el mecanismo preciso de generación de las vesículas extracelulares, el mecanismo de transmisión de información entre las células, los tipos de moléculas contenidas dentro de la vesícula y su mecanismo de selección, y cómo se distribuyen las vesículas extracelulares dentro del cuerpo y cómo funcionan allí.
Se espera que la investigación de las vesículas extracelulares tenga un gran impacto no solo en las ciencias de la vida, sino también en el diagnóstico y el ámbito médico. Por ejemplo, se sabe que las vesículas extracelulares liberadas por las células cancerosas desempeñan un papel importante en la progresión y la metástasis del cáncer. Comprender las propiedades de las vesículas extracelulares liberadas por las células cancerosas puede conducir a la detección temprana del cáncer, la prevención de la metástasis y el desarrollo de nuevas terapias. Además, también se está avanzando en el desarrollo de nuevas terapias que utilizan las vesículas extracelulares como “vehículos de transporte” para llevar fármacos a tejidos o células específicos.
Por otra parte, la investigación de las vesículas extracelulares se enfrenta a muchas dificultades. El aislamiento y la purificación de las vesículas extracelulares es muy difícil con los métodos biológicos comunes, debido a su pequeño tamaño y a sus complejas propiedades biológicas. Además, como las propiedades de las vesículas extracelulares varían mucho según el tipo y el estado de la célula, también es difícil generalizar los resultados de la investigación.
No obstante, a pesar de su dificultad, la investigación de las vesículas extracelulares avanza con rapidez. Este campo rebosa de nuevos descubrimientos e innovaciones tecnológicas, incluidos el desarrollo de nuevos métodos de aislamiento y purificación, el desarrollo de nuevas tecnologías para identificar el contenido y las células de origen de las vesículas, e incluso el desarrollo de nuevas tecnologías médicas que aprovechan las funciones de las propias vesículas extracelulares.
Las vesículas extracelulares tienen el potencial de cambiar de raíz el concepto de “comunicación entre células” tal como lo entendemos. Esta nueva perspectiva —en la que una célula envía una parte de sí misma a otras células para transmitir información— abrirá nuevas posibilidades no solo en las ciencias de la vida, sino también en muchos campos como la medicina, la farmacia e incluso la ingeniería y la informática.
Artículos de referencia
- 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., Andriantsitohaina, R., … & Buzas, E. I. (2018). Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. Journal of extracellular vesicles, 7(1), 1535750.
- Kalluri, R., & LeBleu, V. S. (2020). The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 367(6478), eaau6977.