Vesículas Extracelulares Pequeñas
Una categoría operativa basada generalmente en propiedades físicas o condiciones de separación, en lugar de un origen intracelular demostrado.
Biblioteca Científica CELLMEX
Vesículas Extracelulares
Las vesículas extracelulares son partículas heterogéneas delimitadas por membrana que son liberadas por las células. Participan en la comunicación intercelular transportando proteínas, lípidos, ácidos nucleicos y otros componentes moleculares entre células y tejidos.
Definición Científica
Un sistema heterogéneo de partículas liberadas por las células
Las vesículas extracelulares, abreviadas como EVs, son partículas delimitadas por una bicapa lipídica que las células liberan al entorno circundante.
Las EV no contienen un núcleo funcional y no pueden reproducirse de manera independiente. Pueden transportar material molecular desde una célula de origen hacia células receptoras vecinas o distantes.
Las poblaciones de EV difieren en tamaño, densidad, composición, origen celular y vía de formación. Por lo tanto, una muestra biológica puede contener varias poblaciones de vesículas superpuestas, junto con proteínas solubles y partículas no vesiculares.
Exosomas
EV asociadas con su formación dentro de cuerpos multivesiculares endosómicos y su posterior liberación en la membrana plasmática.
EV Derivadas de la Membrana Plasmática
Vesículas liberadas mediante gemación hacia el exterior o desprendimiento desde la membrana plasmática.
Biogénesis de Vesículas
Las vesículas extracelulares se originan mediante diferentes vías celulares
El término vesícula extracelular describe la partícula liberada. Por sí solo, no identifica la vía exacta mediante la cual se formó dicha partícula.
Vía Endosómica
Las vesículas intraluminales se forman dentro de compartimentos endosómicos multivesiculares. La fusión de estos compartimentos con la membrana plasmática libera las vesículas al espacio extracelular.
Gemación de la Membrana Plasmática
Las vesículas pueden formarse mediante deformación hacia el exterior y liberarse directamente desde la membrana plasmática de la célula.
Liberación Asociada con Apoptosis y Estrés
Las células sometidas a apoptosis, activación o estrés pueden liberar poblaciones adicionales de vesículas con composición y relevancia biológica distintas.
Composición Molecular
La carga de las EV refleja la célula de origen y su entorno
La composición de las vesículas está influida por el tipo celular, el estado fisiológico, la enfermedad, las condiciones de cultivo, las señales ambientales y el mecanismo de formación vesicular.
Proteínas
Las EV pueden transportar proteínas asociadas con la membrana y proteínas internas relacionadas con su origen celular y función biológica.
- Receptores de membrana
- Proteínas de adhesión
- Enzimas
- Proteínas del citoesqueleto
- Proteínas de señalización
Lípidos
La bicapa lipídica proporciona protección estructural y puede participar directamente en el reconocimiento y la señalización de las células receptoras.
- Fosfolípidos
- Colesterol
- Esfingolípidos
- Mediadores lipídicos bioactivos
Ácidos Nucleicos
Las preparaciones de EV pueden contener varias clases de ARN y, en algunas preparaciones, material asociado con ADN.
- ARN mensajero
- MicroARN
- Otros ARN no codificantes
- Material asociado con ADN
Metabolitos y Otros Componentes
Las vesículas también pueden contener metabolitos, iones y otras moléculas que reflejan el metabolismo celular y las condiciones ambientales.
Comunicación Intercelular
De la liberación de vesículas a la respuesta de la célula receptora
La interacción de las EV no siempre requiere la entrega completa de la carga molecular al citoplasma de la célula receptora. La unión a la superficie y la señalización endosómica también pueden contribuir a los efectos biológicos.
Liberación de Vesículas
La célula de origen libera vesículas heterogéneas en el tejido, el medio de cultivo o un fluido biológico.
Distribución
Las vesículas se desplazan por el entorno circundante de acuerdo con sus propiedades físicas y moleculares.
Reconocimiento de Superficie
Las moléculas asociadas con las vesículas pueden unirse a receptores u otras estructuras de las células receptoras.
Captación o Interacción con la Membrana
Las EV pueden experimentar endocitosis, fusión de membranas u otras formas de interacción celular.
Respuesta Biológica
La señalización, la expresión génica, el metabolismo o el comportamiento funcional de la célula receptora pueden modificarse.
Separación y Enriquecimiento
El método de procesamiento define la preparación resultante
Las preparaciones de EV generalmente se enriquecen, en lugar de aislarse como una población absolutamente pura y uniforme. Cada método presenta ventajas y limitaciones diferentes.
Centrifugación Diferencial
Fuerzas centrífugas secuenciales eliminan células, residuos y determinadas poblaciones de partículas según su comportamiento de sedimentación.
Ultracentrifugación
Una fuerza centrífuga elevada puede concentrar vesículas, pero también puede recuperar agregados proteicos y otras partículas.
Cromatografía de Exclusión por Tamaño
La separación según el tamaño hidrodinámico puede ayudar a distinguir las vesículas de componentes solubles más pequeños.
Filtración
Los sistemas de membrana pueden eliminar material de mayor tamaño, concentrar muestras o facilitar el procesamiento basado en tamaño.
Separación Basada en Densidad
Los gradientes de densidad pueden mejorar la separación de las EV respecto de determinados componentes no vesiculares.
Métodos de Afinidad y Combinados
Los métodos de unión a superficie o las estrategias combinadas de procesamiento pueden enriquecer determinadas subpoblaciones de vesículas.
Caracterización Científica
Ningún método analítico por sí solo es suficiente
Un estudio sólido de EV combina análisis complementarios de las propiedades de las partículas, su composición, contaminantes y función biológica.
Concentración y Tamaño de Partículas
Los métodos de seguimiento de partículas, pulso resistivo u otros relacionados pueden estimar la concentración y la distribución de tamaños.
Morfología
La microscopía electrónica y otros métodos de imagen pueden demostrar estructuras vesiculares delimitadas por membrana.
Componentes Asociados con EV
El análisis de proteínas o lípidos puede identificar determinadas características esperadas en la preparación.
Contaminantes No Vesiculares
El análisis debe considerar proteínas solubles, lipoproteínas, componentes del medio y agregados proteicos.
Controles de Origen y Proceso
Deben documentarse las células de origen, las condiciones de cultivo, la recolección, el preprocesamiento, la separación y el almacenamiento.
Evaluación Funcional
Los ensayos adecuados para su propósito deben medir una actividad biológica relevante para el mecanismo propuesto y la aplicación prevista.
Investigación Traslacional
Principales áreas de investigación de EV
La investigación de EV incluye comunicación fisiológica, mecanismos de enfermedad, biomarcadores diagnósticos, sistemas de administración diseñados y medicina regenerativa libre de células.
Señalización Regenerativa
Investigación de los efectos mediados por EV sobre la supervivencia celular, angiogénesis, respuesta tisular y mecanismos locales de reparación.
Regulación Inmunitaria
Estudio de las interacciones de las vesículas con macrófagos, linfocitos, células dendríticas y vías inflamatorias.
Biología Neurológica
Evaluación de la señalización de EV dentro del sistema nervioso y de sus interacciones con barreras biológicas especializadas.
Desarrollo de Biomarcadores
Análisis de EV presentes en fluidos corporales como posibles indicadores de enfermedad, estado biológico o respuesta al tratamiento.
Administración Terapéutica
Ingeniería de vesículas o sistemas asociados con vesículas para transportar moléculas terapéuticas seleccionadas.
Ciencia de Fabricación
Desarrollo de métodos reproducibles para células de origen, producción, purificación, formulación, almacenamiento y potencia.
Consideraciones clínicas y científicas
Las vesículas extracelulares, las vesículas extracelulares pequeñas y los exosomas no deben tratarse como términos intercambiables, salvo que la evidencia respalde la clasificación específica utilizada.
No puede suponerse que las preparaciones de EV producidas por diferentes laboratorios sean equivalentes. Las células de origen, condiciones de cultivo, recolección, separación, concentración, formulación y almacenamiento pueden modificar de manera sustancial la preparación final.
Los efectos biológicos observados en cultivos celulares o modelos animales no establecen por sí solos la seguridad ni la eficacia en pacientes humanos.
Las intervenciones basadas en EV no deben presentarse como curas establecidas ni como métodos garantizados de regeneración tisular sin evidencia clínica apropiada y específica del producto.
El Enfoque CELLMEX
El desarrollo de EV comienza con el control del origen y del proceso
Células de Origen Definidas
Deben documentarse la identidad celular, el origen tisular, el número de pase y el historial de cultivo.
Producción Controlada
Deben definirse el medio de cultivo, el periodo de acondicionamiento, la densidad celular y las variables ambientales.
Fraccionamiento Apropiado
Los métodos de separación deben corresponder a la población de vesículas prevista, los requisitos de pureza y el uso posterior.
Caracterización Integrada
Los datos de partículas, morfología, composición, contaminantes y función deben interpretarse de manera conjunta.
Referencias Científicas Seleccionadas
Biología de vesículas extracelulares y estándares de investigación
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