Captura de vesículas extracelulares:una nueva tecnología para aislar marcadores de enfermedades

Medio de filtración en profundidad, cartucho y protocolo para el aislamiento de VE de DF a partir de plasma sanguíneo, orina y medios de cultivo celular. (a) Imagen SEM de la membrana de filtración profunda que muestra su borde y la superficie de entrada (Superficie 1). Un mayor aumento (recuadro) de los poros de entrada en la Superficie 1 muestra aberturas mucho más grandes que el tamaño de los vehículos eléctricos. Como resultado, el flujo arrastra vesículas dentro de los poros hasta que quedan inmovilizadas dentro de la profundidad del filtro. (b) Ilustración del proceso de filtración profunda que muestra dos poblaciones de partículas de diferentes tamaños. Las partículas más grandes se retienen dentro del volumen del medio de filtración, mientras que las partículas más pequeñas se eluyen. (c) Cartucho de DF. A la derecha se muestran fotografías de la membrana y su soporte (oblea porosa y rejilla de acero inoxidable sobre la que se apoya). (d) Resumen del flujo de trabajo de filtración profunda para aislar los vehículos eléctricos del plasma sanguíneo, la orina y los medios de cultivo celular. Crédito:Revista de vesículas extracelulares (2022). DOI:10.1002/jev2.12256

Biofísicos de Skoltech, MIPT y sus colegas de la empresa Prostagnost han creado una nueva tecnología para aislar vesículas extracelulares (EV) de fluidos biológicos. El estudio de las vesículas es fundamental para el diagnóstico y tratamiento de diversas enfermedades, incluido el cáncer. La nueva técnica no solo supera a los métodos conocidos hasta la fecha en cuanto a pureza y rendimiento de los vehículos eléctricos, sino que también es simple, rápida, económica y puede ejecutarse en hardware de laboratorio estándar. La investigación fue publicada en el Journal of Extracelular Vesicles .

Las células de nuestro cuerpo se "comunican" entre sí mediante la liberación de moléculas de señalización en el flujo sanguíneo. Para que las moléculas alcancen el objetivo de manera segura, se encapsulan en diminutas vesículas de tamaño nanométrico, EV, que funcionan como un sistema de entrega. Los vehículos eléctricos de células sanas y enfermas tienen diferentes contenidos, lo que constituye la base para el diagnóstico. Las vesículas secretadas por células enfermas contienen una gran variedad de moléculas que sirven como biomarcadores de una enfermedad. Estudiar los biomarcadores ayuda tanto a diagnosticar una enfermedad como a monitorear el tratamiento al analizar los cambios en la cantidad de EV que contienen los marcadores seleccionados.

Sin embargo, surge la pregunta de cómo aislar estos minúsculos portadores. De entre la gran multitud de moléculas de los fluidos biológicos, solo se deben seleccionar los EV para identificar las moléculas de proteína que contienen, que pueden ser biomarcadores de una enfermedad o un signo de buena salud. Dependiendo de qué ácidos nucleicos, como ARNm o ADN, o proteínas se encuentren dentro o en la superficie de un EV, se llega a una conclusión sobre las perspectivas del paciente. Por lo tanto, es importante que estos estudios se realicen de manera rápida, eficiente y de bajo costo.

Vasiliy Chernyshev, autor principal e investigador científico del Laboratorio MIPT para el desarrollo de fármacos innovadores y biotecnología agrícola y del Laboratorio de biofotónica Skoltech, dice que "actualmente, existen varios métodos generalmente reconocidos para aislar vesículas, pero son demasiado engorrosos o requieren equipo, como una ultracentrífuga. No todas las clínicas pueden permitirse esto y, además, este método tiene una eficiencia de aislamiento bastante baja".

El equipo ha desarrollado un dispositivo de filtración junto con una composición y diseño de membrana especial y un procedimiento de aislamiento paso a paso. La solución permite un aislamiento EV rápido y eficiente al tiempo que garantiza una alta pureza, que es muy importante tanto para el diagnóstico como para la investigación de EV. El dispositivo está hecho completamente con componentes rusos a un costo mínimo.

Vasiliy Chernyshev agrega que “en el dispositivo de aislamiento EV que desarrollamos en conjunto con la empresa Prostagnost, la separación se realiza profundamente en la membrana con un diseño de poro específico. A diferencia de la filtración convencional, capturamos el producto dentro del filtro y lo recuperamos con el flujo inverso."

"Con esta nueva técnica, podemos aislar EV de varios tamaños, exosomas incluidos, de prácticamente cualquier fluido biológico, como sangre, plasma y orina, y obtener EV de alta pureza libres de partículas o moléculas extracelulares. Pero lo más importante, todo lo que necesitamos para la tarea es una centrífuga de laboratorio ordinaria y membranas y tubos de ensayo específicos que sean accesibles para cualquier laboratorio clínico ruso".

Sergey Leonov, Jefe del Laboratorio MIPT para el Desarrollo de Medicamentos Innovadores y Biotecnología Agrícola, comenta que "nuestro equipo se ha esforzado mucho en describir y probar la pureza de los exosomas, vesículas de membrana de un tamaño de 40 a 100 nm. Esto es muy importante tanto para el diagnóstico como para la proteómica".

"Existe una gran necesidad de métodos tan simples, rápidos y efectivos para la investigación científica y médica de vehículos eléctricos. Hemos propuesto una tecnología única desarrollada localmente que puede evolucionar hasta convertirse en una rutina útil para las prácticas oncológicas convencionales. Esta investigación es un ejemplo perfecto de la interacción de MIPT - colaboraciones institucionales, industriales e internacionales que ayuden a abordar con éxito las tareas de sustitución de importaciones y comercialicen soluciones rusas innovadoras que superen en gran medida a sus análogos internacionales". + Explora más