Antonio Marcilla: «Las vesículas extracelulares suponen una revolución médica»

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antonio-marcilla-1Teresa Coll

La investigación en vesículas extracelulares ha aumentado vertiginosamente desde su descubrimiento hace 30 años, por sus posibles aplicaciones médicas en el tratamiento de enfermedades como el cáncer, debido a su papel fundamental en la comunicación a distancia entre células. Esta es una de las líneas de investigación actuales del doctor Antonio Marcilla, profesor titular del Departamento de Biología Celular y Parasitología en la Universitat de València, y miembro de la junta directiva de GEIVEX (Grupo Español de Innovación e Investigación en Vesículas Extracelulares). Marcilla completó su formación como investigador en los National Institutes of Health en Bethesda (Maryland, EE.UU.) y en el INRA (Instituto Nacional de Investigaciones Agronómicas) en París. En 2’13 dirigió un curso sobre vesículas extracelulares, celebrado en la sede de Valencia de la Universidad Internacional Menéndez Pelayo. Marcilla nos habla de estas esferas que «algunos incluso describen como si fueran pompas de jabón».

¿Cómo definiría las vesículas extracelulares?
Son unas esferas rodeadas de una membrana lipídica que están cambiando la idea que teníamos sobre las vías de comunicación entre células. En países como el nuestro hay más teléfonos móviles que habitantes, por lo que parece que la comunicación hoy en día se encuentra mediada por estos dispositivos, es decir, que no es directa entre personas. Así podría compararse el funcionamiento de las vesículas extracelulares, que sirven para comunicar células que pueden encontrarse a gran distancia.

¿Por qué suponen una revolución médica?
La revolución médica, sin duda, se debe a que hasta hace poco solo se conocían dos tipos de vías de comunicación entre células: bien por contacto directo, de célula a célula, bien a través de ciertas moléculas. Las vesículas extracelulares son la tercera vía de comunicación entre células. Son importantes porque constituyen una nueva vía de comunicación a distancia.

¿Todas las vesículas extracelulares transportan información?
El término vesícula extracelular es amplio. Incluye vesículas como exosomas, que tienen entre 30 y 100 nanómetros y son producidas en el interior celular y exportadas como tales en cuerpos multivesiculares. Un segundo grupo de vesículas, un poco mayores, que llegan incluso a los 1.000 nanómetros (1 micrómetro), son las microvesículas. Estas no se producen desde el interior, sino que se extruyen desde la membrana plasmática. Finalmente existe un tercer tipo de vesículas, que son las apoptóticas, vesículas de gran tamaño producidas por las células de forma programada antes de su muerte. Todas estas vesículas contienen proteínas, ácidos nucleicos, lípidos (no solo en la superficie) y azúcares. Se ha descrito que algunas de estas vesículas, que se pensaba inicialmente que eran transportadoras de material de desecho, son capaces también de ejercer funciones en las células receptoras. Esto ha provocado un salto cualitativo y cuantitativo en las publicaciones sobre estas vesículas.

¿Cómo podríamos generar vesículas que transportaran una información determinada?
Hay estudios en los que se han purificado vesículas de organismos procariotas, por ejemplo bacterias, y que se denominan «vesículas de la membrana externa» o de la superficie externa, donde se puede modificar su contenido igual que se hace con los liposomas y en algunas otras estructuras membranosas, que se utilizan por ejemplo para cosmética. Una muestra son las cremas de factor Q10 con liposomas, que la piel absorbe mucho mejor. Se trata de estructuras membranosas que en su interior tienen una composición introducida artificialmente. Las vesículas de origen natural o producidas por organismos vivos se pueden manipular e incorporar en ellas el material deseado. Al ser vesículas naturales son reconocidas por la célula receptora, por lo tanto es posible enviar un determinado componente o señal a la célula diana.

¿El tamaño nanométrico supone un reto para su investigación?
Sin duda supone una gran limitación, por ejemplo, el que tengas que recurrir a técnicas de microscopia electrónica para verlas y controlar que cada lote producido sea idéntico al anterior o tengan composición diferente. Supone un importante factor de limitación el tener que recurrir a técnicas tan sofisticadas y costosas. Se están desarrollando técnicas, que se basan en principios de carga de vesículas, para que puedan ser detectadas por ejemplo por citometría de flujo o por algún tipo de sistema que además sea mucho más rápido y fiable. Pero hoy por hoy no hay comercializado un sistema de detección fiable al 100%.

¿Cabría la posibilidad de utilizar vesículas de otros seres vivos para acabar con enfermedades humanas?
En principio sí. Lo que se ha documentado hasta ahora es el uso de vesículas extracelulares producidas por células en cultivo de un paciente con un cáncer terminal (linfoma). Estas vesículas incorporadas en el mismo individuo lograron prolongar su esperanza de vida. También a partir de células en cultivo se han producido exosomas que han sido utilizados en diferentes pacientes para mejorar ciertas patologías. El hecho de que se utilicen vesículas de otros organismos también está siendo contemplado en las líneas de investigación actuales. Por ejemplo, a partir de bacterias se podrían diseñar o hacer a medida vesículas para un tratamiento determinado.

¿Y también a partir de gusanos?
En la actualidad la mayoría de estudios utilizan vesículas extracelulares obtenidas de células en cultivo, que pueden ser de mamíferos, habitualmente de ratones, células humanas, etc. Pero es cierto que los helmintos también producen estas vesículas. De hecho, nuestro grupo de investigación ha descrito por primera vez el papel de estas vesículas en la comunicación con el hospedador. Además se ha visto previamente que algún material de estos parásitos puede modular la respuesta inmunitaria en el hospedador, por lo que no es descabellado pensar que estas vesículas pudieran también tener ese efecto y actuar sobre ciertas enfermedades.

¿En qué consisten las técnicas de purificación de las vesículas extracelulares?
Hay varios tipos de técnicas. La ultracentrifugación es una centrifugación a muy alta velocidad. Como las vesículas extracelulares son muy pequeñas requieren de gran velocidad para poder ser sedimentadas. En su purificación se realizan centrifugaciones diferenciales para eliminar, en primer lugar, células enteras, y en segundo lugar, restos celulares, orgánulos, etc., por ser estructuras de mayor tamaño que las vesículas. Para llegar a vesículas de un tamaño inferior, no hay manera de purificarlas si no es mediante una centrifugación a alta velocidad, por encima de los 100.000 g. Esta es la técnica clásica de purificación de vesículas, pero las ultracentrífugas tienen una capacidad limitada de volumen que puede procesar en una sola operación. Si un hospital tuviera que ultracentrifugar cientos de muestras le llevaría meses de trabajo. Es por ello que se está investigando la posibilidad de utilizar otro tipo de tecnología que permita aislar estas vesículas sin tener que utilizar la ultracentrifugación. Ya existen algunos protocolos en pruebas. Por ejemplo, precipitación con sustancias como polietilenglicol, columnas de cromatografía por filtración molecular, afinidad, etc. En definitiva, técnicas que se han utilizado previamente para estructuras muy pequeñas como pueden ser los virus, y que ahora pueden utilizarse para estas vesículas que tienen tamaños similares.

¿La degradación celular que se produce con el envejecimiento de las personas podría ser tratada y corregida mediante vesículas extracelulares?
El potencial que tienen estas vesículas es extraordinario, porque están involucradas, como se está viendo, en cualquier tipo de procesos. Por supuesto uno de ellos es el envejecimiento celular. Si logramos conocer cuáles son los mecanismos que desarrollan ese envejecimiento, podríamos enviar una señal que bloqueara precisamente esos mecanismos. Las posibilidades son enormes. No hace mucho se ha publicado un estudio donde parece que esté relacionada la calvicie con una aparición de sistema circulatorio en el cuero cabelludo. Precisamente esta angiogénesis, que es como se llama el proceso de la producción de vascularización en ciertas zonas, también está mediada por vesículas extracelulares.

En resumen, ¿podría decirse que todas les enfermedades que están basadas en un fallo celular tendrían posible solución a través de tratamientos con vesículas extracelulares?
Cualquier enfermedad en la que haya comunicación entre una célula patógena y una célula sana es susceptible de ser bloqueada por mediación de este tipo de vesículas, bloqueando las vesículas erróneas o produciendo unas que reemplacen a estas.

¿Qué aplicación podrían tener las vesículas en la producción de vacunas?
A partir de bacterias, las vesículas inducen una modulación o un cambio en el sistema inmunitario y esto lógicamente tiene una gran aplicabilidad en vacunas. En el caso de enfermedades bacterianas, ya se ha visto que algunas pueden ser prevenibles administrando previamente vesículas de esos organismos patógenos. En el caso de enfermedades parasitarias como la malaria, producida por Plasmodium vivax, los exosomas producidos por células infectadas por el parásito podrían utilizarse para inmunizar a personas que no han entrado en contacto con ese patógeno todavía. De hecho ya han sido utilizados en ensayos animales con muy buen resultado.

Teresa Coll. Estudiante de Periodismo de la Universitat de València.
© Mètode 2015.

  antonio-marcilla-2Teresa Coll

«Las vesículas extracelulares sirven para comunicar células que pueden encontrarse a gran distancia»

«Las vesículas de origen natural o producidas por organismos vivos se pueden manipular e incorporar en ellas el material deseado»

«A partir de bacterias se podrían diseñar o hacer a medida vesículas para un tratamiento determinado»

«Cualquier enfermedad en la cual haya comunicación entre una célula patógena y una célula sana es susceptible de ser bloqueada por mediación de vesículas extracelulares»

«En el caso de enfermedades bacterianas, ya se ha visto que algunas pueden ser prevenibles administrando previamente vesículas de los organismos patógenos»

© Mètode 2015

Estudiant de Periodisme de la Universitat de València.