Las vesículas extracelulares (VEs) son un conjunto heterogéneo de vesículas, de tamaño nano-micrométrico, liberadas por casi todas las células. Tienen un papel clave en diversos procesos biológicos, principalmente en la comunicación intercelular, mediante el transporte de proteínas, lípidos o ácidos nucleicos. Están compuestos por una bicapa lipídica, con ciertos marcadores específicos, y contienen cargas moleculares diferentes en función del mensaje que deben transmitir. Entre sus propiedades más destacadas, las VEs son biocompatibles, presentan baja inmunogenicidad, pueden atravesar barreras fisiológicas y presentan capacidad de direccionamiento intrínseco, entre otras características. Estas propiedades han hecho que las VEs sean cada vez más reconocidas como potenciales sistemas de liberación de fármacos y material genético en aplicaciones terapéuticas.
A pesar de todo, su utilización presenta aún muchas limitaciones, como la falta de protocolos estandarizados para su aislamiento y caracterización, que comprometen la fiabilidad experimental. Las guías MISEV- Minimal Information for Studies of Extracellular Vesicles, que publica periódicamente la ISEV – International Society for Extracelular Vesicles, son la única información armonizada que existe actualmente para la estandarización de las propiedades, aislamiento, caracterización y estudio de la funcionalidad de las VEs.
La investigación sobre las condiciones de almacenaje de las VEs es también limitada, arriesgando su estabilidad y limitando la posibilidad de su aplicación clínica. La carga eficiente de material genético continúa siendo un desafío, con pocas investigaciones sobre técnicas efectivas, mientras que la información confusa en la literatura impide aún más su progreso.
Es necesario, por tanto, abordar estas áreas científicas y desbloquear el potencial de las VEs como sistemas de liberación terapéuticos, como ha llevado a cabo la Dra. Mónica Guarro en su tesis doctoral, realizada con el objetivo de avanzar en el campo de investigación de las VEs. Bajo el título Explorando el potencial de las vesículas extracelulares como sistemas biológicos de liberación de ARNm, la tesis se ha llevado a cabo en el Grupo de Ingeniería de Materiales – GEMAT de IQS, bajo la dirección de la Dra. Cristina Fornaguera Puigvert y del Dr. Martí Lecina Veciana. La tesis se ha focalizado en el avance en el campo de la caracterización de las VEs, el almacenaje y su aplicación como sistemas naturales de liberación de genes.
Explorando el potencial de las vesículas extracelulares
Así, en primer lugar, la Dra. Guarro abordó la implementación de un conjunto de técnicas que permitan la caracterización biofísica, bioquímica y funcional de las VEs, desarrollando una nueva plataforma de caracterización robusta, para identificarlas y asegurar sus propiedades biológicas, de acuerdo con las recomendaciones establecidas en las guías MISEV.
Referente al reto del almacenaje, en esta tesis se desarrolló un nuevo método de liofilización que permite preservar en el tiempo las características biofísicas y bioquímicas de las VEs. Se pudo comprobar que las vesículas extracelulares liofilizadas con esta técnica pueden conservar su distribución de tamaño, morfología, pureza y funcionalidad, reforzando así su potencial como producto clínico “listo para usar” y facilitar las futuras aplicaciones clínicas.
Como último objetivo, la Dra. Guarro hizo una primera exploración de diferentes metodologías de carga exógena de ARNm en VEs, un paso clave para poder crear y garantizar un sistema eficiente de liberación basado en ARNm. Se compararon cinco métodos comunes de carga de ARNm: incubación, sonicación, congelación-descongelación, electroporación y extrusión. El método de congelación – descongelación destacó como el más efectivo de los ensayados en cuanto a eficiencia de carga, observado por microscopia de superresolución. Se consiguieron resultados efectivos y la proporción de VEs cargadas conseguida con estos métodos proporciona una base prometedora para el desarrollo continuo de esta tecnología. A pesar de todo, también se detectaron discrepancias en la eficiencia de carga y liberación celular entre los métodos ensayados, por lo que se debería profundizar en los estudios para mejorar la funcionalidad de las vesículas extracelulares.
En definitiva, la tesis de la Dra. Mónica Guarro establece metodologías esenciales para avanzar en la investigación de las VEs, con técnicas rigurosas de caracterización, un protocolo establecido de almacenaje y preservación adecuada y una estrategia de carga de ARNm efectiva, y así poder contribuir a acercar las VEs a futuras aplicaciones clínicas.
Parte de esta tesis ha sido realizada en colaboración con el Dr. Lorenzo Albertazzi del grupo Nanoscopy for Nanomedicine de l’Eindhoven University of Technology (TUe).
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