Enginyeria de vesícules extracel·lulars petites

Les vesícules extracel·lulars petites (sEVs) són estructures de bicapa lipídica de mida nanomètrica secretades per la majoria dels tipus cel·lulars, amb un paper clau en la comunicació intercel·lular i un gran potencial  tant per aplicacions diagnòstiques com per actuar com a nanotransportadors naturals de teràpies. El seu origen biològic aporta avantatges com una baixa immunogenicitat, estabilitat en fluids biològics i capacitat per a transportar biomolècules a través de barreres fisiològiques. No obstant, la seva translació clínica segueix limitada per factors com la seva heterogeneïtat, la manca de mètodes estandarditzats de caracterització i purificació i la seva permeabilitat restringida a traves d’interfícies epitelials, com és la barrera pulmonar. Per aquesta raó, les EVs són de difícil caracterització i, fins ara, no s’ha establert cap teràpia basada en sEVs per al seu ús clínic.

La tesi realitzada per la Dra. Maria José Sánchez Gómez al Grup d’Enginyeria de Materials – GEMAT d’IQS proporciona un enfocament integrat que combina la enginyeria molecular de sEVs i la seva modificació superficial per tal de superar aquestes limitacions i millorar la seva traçabilitat, puresa i rendiment funcional com nanotransportadors per a l’administració de fàrmacs en tractaments pulmonars. Sota el títol Enginyeria de vesícules extracel·lulars petites: noves estratègies per al seu seguiment, purificació i funcionalització amb vistes a la seva administració pulmonar, la tesi ha estat dirigida per la Dra. Cristina Fornaguera Puigvert i el Dr. Martí Lecina Veciana, ambdós del grup GEMAT, i el Dr. Pablo Leivar Rico, del Grup de Química Biològica i Biotecnològica – GQBB d’IQS.

 La tesi de la Dra. Sánchez ha establert diverses estratègies per tal de superar tres desafiaments. En primer lloc, va desenvolupar un sistema de doble marcatge fluorescent mitjançant enginyeria genètica, generant vesícules que poden ser així visualitzades i quantificades, establint una plataforma de marcatge dual que permet la producció fiable, la caracterització i el seguiment quantitatiu de sEVs estructuralment intactes.

El segon desafiament va ser abordar la manca de mètodes de purificació, per a això es va desenvolupar i validar una estratègia per a la purificació selectiva de sEVs, amb la introducció d’una seqüència peptídica d’afinitat a la superfície de les sEVs, mitjançant eines d’enginyeria genètica. Així, es va aconseguir una estratègia de purificació selectiva i reproduïble de les sEVs, preservant la seva integritat i proporcionant al mateix temps una base sòlida per a futures aplicacions posteriors.

El tercer objectiu de la tesi va consistir en desenvolupar una estratègia racional per a l’enginyeria de membranes de sEVs, utilitzant fosfolípids exògens per a millorar el transport a través de la barrera pulmonar. Així, es va aconseguir modificar la composició lipídica de les sEVs, modulant de manera controlada les seves propietats fisicoquímiques i el seu comportament de transport i així poder superar les barreres biològiques del model pulmonar.

Amb aquests resultats, la tesi de la Dra. Sánchez representa un clar avenç en la caracterització de les vesícules extracel·lulars petites i la seva utilització en futures teràpies d’ús clínic.

Publicació relacionada

Maria Jose Sanchez et al, Enhanced quantification and cell tracking of dual fluorescent labelled extracellular vesicles, International Journal of Pharmaceutics, 667 (A), December 2024, 124921

Part d’aquesta recerca s’ha dut a terme en col·laboració amb el grup del Dr. Bruno Sarmento de l’i3S- Instituto de Investigación e Innovación en Salud de la Universitat d’Oporto.

Aquesta tesi s’ha realitzat en el marc dels projectes TherPeEVs i ZwiRNA, finançats pel Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats – Agència Estatal d’Investigació en convocatòries “Projectes de Generació del Coneixement”, i del projecte europeu Trasncan JTC2021 Tumorout.