Ingeniería de vesículas extracelulares pequeñas

Las vesículas extracelulares pequeñas (sEVs) son estructuras de bicapa lipídica de tamaño nanométrico secretadas por la mayoría de los tipos celulares, con un papel clave en la comunicación intercelular y un gran potencial tanto para aplicaciones diagnósticas como para actuar como nanotransportadores naturales de principios activos. Su origen biológico aporta ventajas como una baja inmunogenicidad, estabilidad en fluidos biológicos y capacidad para transportar biomoléculas a través de barreras fisiológicas. No obstante, su traslación clínica sigue limitada por factores como su heterogeneidad, la falta de métodos estandarizados de caracterización y purificación y su permeabilidad restringida a través de interfaces epiteliales, como la barrera pulmonar. Por esta razón, las EVs son de difícil caracterización y, hasta la fecha, no se ha establecido ninguna terapia basada en sEVs para uso clínico.

La tesis realizada por la Dra. María José Sánchez Gómez en el Grupo de Ingeniería de Materiales – GEMAT de IQS proporciona un enfoque integrado que combina la ingeniería molecular de sEVs y su modificación superficial para superar estas limitaciones y mejorar su trazabilidad, pureza y rendimiento funcional como nanotransportadores para la administración de fármacos en tratamientos pulmonares.  Bajo el título Ingeniería de vesículas extracelulares pequeñas: nuevas estrategias para su seguimiento, purificación y funcionalización con vistas a su administración pulmonar, la tesis fue dirigida por la Dra. Cristina Fornaguera Puigvert, el Dr. Martí Lecina Veciana, ambos del grupo GEMAT, y el Dr. Pablo Leivar Rico, del Grupo de Química Biológica y Biotecnológica – GQBB de IQS.

La tesis de la Dra. Sánchez ha establecido varias estrategias para superar tres desafíos. En primer lugar, desarrolló un sistema de doble marcaje fluorescente mediante ingeniería genética, generando vesículas que puedan ser así visualizadas y cuantificadas, estableciendo una plataforma de marcaje dual que permite la producción fiable, la caracterización y el seguimiento cuantitativo de sEVs estructuralmente intactas.

El segundo desafío fue abordar la falta de métodos de purificación, para lo cual se desarrolló y validó una estrategia para la purificación selectiva de sEVs, con la introducción de una secuencia peptídica de afinidad en la superficie de las vesículas, mediante herramientas de ingeniería genética. Así, se ha conseguido una estrategia de purificación selectiva y reproducible de las sEVs, preservando su integridad y proporcionando al mismo tiempo una base sólida para futuras aplicaciones posteriores.

El tercer objetivo de la tesis consistía en desarrollar una estrategia racional para la ingeniería de membranas de sEVs usando fosfolípidos exógenos para mejorar el transporte a través de la barrera pulmonar. De este modo, se consiguió modificar la composición lipídica de las sEVs, modulando  de forma controlada sus propiedades fisicoquímicas y su comportamiento de transporte y así poder superar las barreras biológicas del modelo pulmonar.

Con estos resultados, la tesis de la Dra. Sánchez representa un claro avance en la caracterización de las vesículas extracelulares pequeñas y en su utilización en futuras terapias de uso clínico.

Publicación 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

Parte de la investigación de esta tesis se ha realizado en colaboración con el grupo del Dr. Bruno Sarmento del i3S- Instituto de Investigación e Innovación en Salud de la Universidad de Oporto.

Esta tesis se ha realizado en el marco de los proyectos TherPeEVs y ZwiRNA, financiados por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación en convocatorias “Proyectos de Generación del Conocimiento”, y del proyecto europeo Trasncan JTC2021 Tumorout.