En un mundo posterior a la pandemia, estamos acostumbrados a enviar y recibir paquetes, recibir comestibles y artículos en nuestra puerta, enviar mensajes y artículos a seres queridos que no podemos ver. Nos hemos acostumbrado a enviar y recibir muchos paquetes diminutos, pero ¿sabías que el mejor sistema de paquetes del mundo se encuentra en nuestro propio cuerpo?

Dan Lark, Ph.D., profesor asistente en el Departamento de Ciencias de la Salud y el Ejercicio de la Universidad Estatal de Colorado e investigador principal del Laboratorio de Regulación Extracelular del Metabolismo, está trabajando con Zackary Valenti, estudiante de doctorado en el Doctorado en Bioenergética Humana del departamento. programa, para estudiar las formas clave en que las células se comunican entre sí.

En cada cuerpo humano, las células envían y reciben elementos constantemente, aceptan los nutrientes necesarios y eliminan los desechos mediante el uso de vesículas extracelulares, pequeñas cápsulas hechas de una bicapa lipídica que brota de la primera célula y viaja a la célula receptora, que lo acepta y reabsorbe el paquete de mercancías enviadas desde las otras celdas. Casi todas las células pueden crear vesículas extracelulares, y hay una variedad de formas en que nuestros cuerpos usan estas células para comunicarse, reponer nutrientes o eliminar desechos, así como desempeñar funciones clave en los procesos de respuestas inmunitarias y coagulación, entre otras respuestas celulares.

Aunque sabemos que las vesículas extracelulares desempeñan un papel clave en la comunicación celular y muchos procesos corporales importantes, todavía hay muchas preguntas sobre cómo y cuándo funcionan las vesículas extracelulares, que podrían ser biomarcadores críticos para la enfermedad. Estas preguntas son exactamente las que Lark, Valenti y el equipo de investigación del Laboratorio de Regulación Extracelular del Metabolismo quieren responder.

Valenti, junto con un equipo de investigadores, observó cómo estas vesículas extracelulares son secretadas por diferentes tipos de tejido, específicamente el tejido muscular esquelético y el tejido adiposo blanco, para ver si estas vesículas pueden detectarse en la sangre, un área del campo que tiene recibió una investigación mínima en el pasado. Financiado por la American Heart Association, el trabajo tenía como objetivo ver si el tejido esquelético secretaba naturalmente más vesículas que el tejido adiposo y tenía como objetivo definir el origen y la abundancia de estas vesículas para que pudieran usarse como biomarcadores y potencialmente conducir a terapias diseñadas para pacientes.

Las vesículas podrían ser la clave del futuro de la medicina dirigida

Al igual que el sistema postal, las vesículas en su cuerpo son pequeños paquetes que entregan ARN, ADN, lípidos, proteínas y otros materiales celulares entre las células, tanto cerca como lejos de la célula de la que se originó la vesícula, viajando a través de biofluidos en el cuerpo para llegar a su destino.

Se sabe que las vesículas desempeñan un papel clave en las respuestas inmunitarias y de reparación, por lo que los investigadores están interesados ​​en sus habilidades, ya que podrían ser una forma potencial de administrar futuros tratamientos dirigidos de una célula a otra dentro del cuerpo, llevando medicamentos o tratamientos de ingeniería a objetivos muy específicos. regiones, o desviando naturalmente las vesículas existentes para desencadenar respuestas inmunitarias naturales cuando los cuerpos de las personas no están produciendo las respuestas correctas por sí mismos.

El potencial de este campo para las terapias es enorme, por lo que los investigadores están muy interesados ​​en determinar cómo y por qué las vesículas funcionan y se comunican, y cuándo y cómo se fabrican, para que podamos rastrearlas y predecirlas mejor como biomarcadores para alertar sobre posibles lesiones. y enfermedades, además de cómo se pueden usar junto con terapias existentes, o incluso conducir a la creación de nuevas terapias dirigidas.

Lark y su equipo de investigación tienen un interés particular en aprender cómo funcionan las vesículas extracelulares y cómo aprovecharlas para futuras terapias.

"Nuestro laboratorio está interesado en comprender cómo se comunican las células, los tejidos y los órganos", dice Lark. "Estudiamos pequeñas partículas derivadas de células llamadas vesículas extracelulares, que pueden ser liberadas de cualquier célula del cuerpo y han estado implicadas en el cáncer, enfermedades metabólicas y cardiovasculares. Estudiamos cómo, cuándo y por qué los EV se liberan del músculo esquelético durante ejercicio o en respuesta a diferentes dietas. Nuestro objetivo a largo plazo es identificar terapias basadas en EV para prevenir y/o tratar enfermedades metabólicas".

Lark, Valenti y otros son coautores de un nuevo artículo sobre las secreciones de vesículas extracelulares publicado en el American Journal of Physiology–Cell Physiology , lanzado en febrero de 2022.

Arrojando luz sobre la producción de vesículas

Para poder utilizar estas herramientas biológicas para el futuro de la medicina, los científicos e investigadores tienen como objetivo comprender mejor cómo funcionan y llenar los vacíos en nuestra comprensión de cómo funcionan de forma natural antes de buscar formas de usarlos para los tratamientos.

"Hay una serie de factores que dictan cómo un tipo de célula determinado contribuirá a la abundancia de vesículas extracelulares (EV) circulantes, incluida la masa de tejido, la capacidad de secreción de EV del tejido, el acceso de EV a la circulación y la eliminación de EV", explicó Valenti y su equipo de investigación. en su artículo publicado recientemente, "La secreción de vesículas extracelulares en vesículas extracelulares de miofibras musculares esqueléticas ex vivo y dependientes de tejido alcanzan la circulación in vivo".

"Ninguno de estos factores ha sido bien definido, lo que enfatiza la necesidad de enfoques específicos y metodologías novedosas", dijo. "El tejido muscular esquelético y el tejido adiposo blanco son, en masa, dos de los tejidos más grandes del cuerpo y, por lo tanto, se prevé que sean los principales contribuyentes a la abundancia de EV circulantes".

Al estudiar los niveles de EV secretados por ambos tejidos y al marcar fluorescentemente los EV del músculo, pudieron determinar tanto los niveles como los orígenes de los EV que se excretan de los diferentes tejidos, lo que permitió al equipo comenzar a establecer una base para futuras investigaciones. Los estudios futuros ahora pueden examinar si el músculo esquelético libera EV en respuesta al estrés natural, como el ejercicio, y su influencia en otros sistemas de órganos.