Exosomas de células dendríticas: biología y … · Biogenesis de los exosomas modificado de S....
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Dévora Pérez Álvarez Grau en Ciencias Biomédicas Universitat Autònoma de Barcelona Las células liberan proteínas al entorno para comunicarse con las células vecinas. Además de estas, secretan también estructuras más complejas llamadas vesículas, compuestas por bicapas lipídicas con proteínas transmembrana que encierran un contenido hidrofílico. Los exosomas son un subtipo pequeño de estas vesículas (30- 120 nm), producidos por un amplio rango de tipos celulares incluyendo las células tumorales, neuronas, astrocitos, células de la sangre, epiteliales intestinales o algunas células del sistema inmune. De entre estas últimas, las células dendríticas, que son las células presentadoras de antígeno más potentes, producen exosomas en el curso de su maduración. En los últimos años ha existido un crecimiento exponencial en el interés del estudio de estos debido a que se ha demostrado que median respuesta inmune MHC y por tanto tienen gran potencialidad en aplicaciones para diagnóstico y desarrollo de terapias en diferentes patologías. Palabras clave: exosoma, multivesicular body (MVB), célula dendrítica (DC), MHC IyII Búsqueda bibliográfica en PubMed y webs de divulgación científica. Selección de artículos recientes de los grupos más activos en la investigación en el campo. Biogénesis. Los exosomas son pequeñas vesículas de membrana que se forman a partir de los compartimentos del endosoma tardío, por la invaginación de la membrana limitante al lumen. Estas vesículas internas que se acumulan en el endosoma se llaman multivesicular bodies (MVBs) y después de dos inversiones de membrana para que los exosomas puedan presentar el cargo en la orientación relativa al citoplasma como lo haría la membrana plasmática, son expulsados al exterior por fusión de la membrana limitante con la plasmática en vez de dirigirse al compartimento lisosomal. Fig 2. Biogenesis de los exosomas modificado de S. Pant, H. Hilton, M. E. Burczynski, Biochemical Pharmacology 83, 1484-1494 (2011). Composición. Además de su formación y morfología característica, los exosomas son únicos en su composición proteica y lipídica, dando facilidades para su identificación. Debido a su origen endosomal, todos poseen proteínas comunes de transporte y fusión, tetraspaninas, heat shock proteins, o proteínas formadoras de MVBs, además de abundantes fosfolípidos de membrana. A parte, tienen otros componentes específicos de la célula que los forma, y concretamente en el caso de las DC encontramos proteínas con funciones específicas como la protección de estos del ataque del complemento, presentación de antígeno o estimulación de células T. Fig 3. Composición proteica del exosoma de N. Chaput, C. Théry, Seminars in immunopathology 33, 419-40 (2011). Aislamiento. Un paso clave para el estudio y la utilización de los exosomas es su aislamiento. Se utiliza un protocolo que incluye la ultracentrifugación secuencial combinada con gradientes de densidad de sucrosa, con el cual se separan los componentes celulares en base a su tamaño. El interés en los exosomas comenzó a partir del momento en que se descubrió que las células presentadoras de antígeno (APCs) mejoran su respuesta inmune utilizándolos, ya que estos están enriquecidos con MHC I, MHC II y proteínas inmunomoduladoras. Aunque una potente respuesta inmunogénica depende de la presencia de moléculas coestimuladoras presentes en las DC, se ha visto que estos exosomas por si solos han conseguido producir una respuesta MHC I dando una respuesta directa de presentación de antígeno a células T. Este descubrimiento abrió un nuevo camino de investigación en cuanto a terapia inmunológica, que aunque es muy parecida a la celular por que ambas están producidas por elementos biológicos naturales, los exosomas presentan ciertas ventajas: q No son elementos “vivos” facilidad en el manejo q Inactividad metabólica almacenamiento prolongado q Estabilidad bioquímica no necesidad de expansión q Presentación antigénica larga potenciación de la RI Enfermedades infecciosas Fig 4. Propiedades pro y anti-inflamatorias de los exosomas modificado de S. Viaud et al., Cancer Research 70, 1281-1285 (2010). En los últimos años ha habido un crecimiento exponencial en la investigación en exosomas pero todavía quedan cuestiones por resolver. Aunque es un campo joven de estudio, está claro que debido a la gran utilidad de estas partículas el avance será muy rápido tanto en investigación básica, como en aplicaciones diagnósticas y terapéuticas. Además, también se esta trabajando en propuestas de innovación como por ejemplo el diseño por ingeniería de exosomas sintéticos. Introducción Metodología Exosomas de células dendríticas: biología y aplicaciones clínicas Biogénesis, composición y aislamiento de los exosomas Fig 1. Exosomas aislados de sangre humana observados en el microscopio electrónico de transferencia de A. V. Vlassov, S. Magdaleno, R. Setterquist, R. Conrad, Biochimica et Biophysica Acta BBA General Subjects 1820, 940-948 (2012). Aplicaciones clínicas Conclusión y perspectivas Gracias a la respuesta que provocan y sus diversas ventajas, se ha podido estudiar en los exosomas aproximaciones terapéuticas para procesos patológicos muy diferentes como por ejemplo enfermedades infecciosas, erradicación de tumores, autoinmunidad o inducción de tolerancia en trasplantes. Además, en los últimos años, se ha descubierto que los fluidos corporales (sangre, orina, saliva, leche) contienen exosomas y por ello también pueden ser útiles como marcadores para el diagnóstico. 1. Vlassov, A.V., Magdaleno, S., Setterquist, R. & Conrad, R. Exosomes: Current knowledge of their composition, biological functions, and diagnostic and therapeutic potentials. Biochimica et Biophysica Acta BBA General Subjects 1820, 940-948 (2012). 2. Pant, S., Hilton, H. & Burczynski, M.E. The multifaceted exosome: Biogenesis, role in normal and aberrant cellular function, and frontiers for pharmacological and biomarker opportunities. Biochemical Pharmacology 83, 1484-1494 (2011). 3. Chaput, N. & Théry, C. Exosomes: immune properties and potential clinical implementations. Seminars in immunopathology 33, 419-40 (2011). nrad R Exosomes Current knowledge of their Bibliografía destacada
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Dévora Pérez Álvarez Grau en Ciencias Biomédicas Universitat Autònoma de Barcelona
Las células liberan proteínas al entorno paracomunicarse con las células vecinas.Además de estas, secretan tambiénestructuras más complejas llamadasvesículas, compuestas por bicapas lipídicascon proteínas transmembrana que encierranun contenido hidrofílico. Los exosomas sonun subtipo pequeño de estas vesículas (30-120 nm), producidos por un amplio rango detipos celulares incluyendo las célulastumorales, neuronas, astrocitos, células dela sangre, epiteliales intestinales o algunascélulas del sistema inmune.
De entre estas últimas, las célulasdendríticas, que son las célulaspresentadoras de antígeno más potentes,producen exosomas en el curso de sumaduración. En los últimos años ha existidoun crecimiento exponencial en el interés delestudio de estos debido a que se hademostrado que median respuesta inmuneMHC y por tanto tienen gran potencialidaden aplicaciones para diagnóstico y desarrollode terapias en diferentes patologías.
Palabras clave: exosoma, multivesicular
body (MVB), célula dendrítica (DC), MHC IyII
Búsqueda bibliográfica en PubMed y websde divulgación científica. Selección deartículos recientes de los grupos más activosen la investigación en el campo.
Biogénesis. Los exosomas son pequeñas vesículas de membrana que se forman apartir de los compartimentos del endosoma tardío, por la invaginación de la membranalimitante al lumen. Estas vesículas internas que se acumulan en el endosoma sellaman multivesicular bodies (MVBs) y después de dos inversiones de membrana paraque los exosomas puedan presentar el cargo en la orientación relativa al citoplasmacomo lo haría la membrana plasmática, son expulsados al exterior por fusión de lamembrana limitante con la plasmática en vez de dirigirse al compartimento lisosomal.
Fig 2. Biogenesis de los exosomas modificado de S. Pant, H. Hilton, M. E. Burczynski, Biochemical Pharmacology 83, 1484-1494 (2011).
Composición. Además de su formación y morfología característica, los exosomas sonúnicos en su composición proteica y lipídica, dando facilidades para su identificación.Debido a su origen endosomal, todos poseen proteínas comunes de transporte yfusión, tetraspaninas, heat shock proteins, o proteínas formadoras de MVBs, ademásde abundantes fosfolípidos de membrana. A parte, tienen otros componentesespecíficos de la célula que los forma, y concretamente en el caso de las DCencontramos proteínas con funciones específicas como la protección de estos delataque del complemento, presentación de antígeno o estimulación de células T.
Fig 3. Composición proteica del exosoma de N. Chaput, C. Théry, Seminars in immunopathology 33, 419-40 (2011).
Aislamiento. Un paso clave para el estudio y la utilización de los exosomas es su aislamiento. Seutiliza un protocolo que incluye la ultracentrifugación secuencial combinada con gradientes dedensidad de sucrosa, con el cual se separan los componentes celulares en base a su tamaño.
El interés en los exosomas comenzó a partir del momento en que se descubrió que lascélulas presentadoras de antígeno (APCs) mejoran su respuesta inmune utilizándolos, yaque estos están enriquecidos con MHC I, MHC II y proteínas inmunomoduladoras. Aunqueuna potente respuesta inmunogénica depende de la presencia de moléculascoestimuladoras presentes en las DC, se ha visto que estos exosomas por si solos hanconseguido producir una respuesta MHC I dando una respuesta directa de presentaciónde antígeno a células T.
Este descubrimiento abrió un nuevo camino de investigación en cuanto a terapiainmunológica, que aunque es muy parecida a la celular por que ambas están producidaspor elementos biológicos naturales, los exosomas presentan ciertas ventajas:
q No son elementos “vivos” facilidad en el manejoq Inactividad metabólica almacenamiento prolongadoq Estabilidad bioquímica no necesidad de expansiónq Presentación antigénica larga
potenciación de la RI
Enfermedades infecciosas
Fig 4. Propiedades pro y anti-inflamatorias de los exosomas modificado de S. Viaud et al., Cancer Research 70, 1281-1285 (2010).
En los últimos años ha habido un crecimiento exponencial en la investigación enexosomas pero todavía quedan cuestiones por resolver. Aunque es un campo joven deestudio, está claro que debido a la gran utilidad de estas partículas el avance será muyrápido tanto en investigación básica, como en aplicaciones diagnósticas y terapéuticas.Además, también se esta trabajando en propuestas de innovación como por ejemplo eldiseño por ingeniería de exosomas sintéticos.
Introducción
Metodología
Exosomas de células dendríticas: biología y aplicaciones clínicas
Biogénesis, composición y aislamiento de los exosomas
Fig 1. Exosomas aislados de sangre humanaobservados en el microscopio electrónico detransferencia de A. V. Vlassov, S. Magdaleno, R.Setterquist, R. Conrad, Biochimica et BiophysicaActa BBA General Subjects 1820, 940-948 (2012).
Aplicaciones clínicas
Conclusión y perspectivas
Gracias a la respuesta que provocan y susdiversas ventajas, se ha podido estudiar en losexosomas aproximaciones terapéuticas paraprocesos patológicos muy diferentes como porejemplo enfermedades infecciosas, erradicaciónde tumores, autoinmunidad o inducción detolerancia en trasplantes.
Además, en los últimos años, se ha descubiertoque los fluidos corporales (sangre, orina, saliva,leche) contienen exosomas y por ello tambiénpueden ser útiles como marcadores para eldiagnóstico.
1. Vlassov, A.V., Magdaleno, S., Setterquist, R. & Conrad, R. Exosomes: Current knowledge of theircomposition, biological functions, and diagnostic and therapeutic potentials. Biochimica et BiophysicaActa BBA General Subjects 1820, 940-948 (2012).2. Pant, S., Hilton, H. & Burczynski, M.E. The multifaceted exosome: Biogenesis, role in normal andaberrant cellular function, and frontiers for pharmacological and biomarker opportunities. BiochemicalPharmacology 83, 1484-1494 (2011).3. Chaput, N. & Théry, C. Exosomes: immune properties and potential clinical implementations.Seminars in immunopathology 33, 419-40 (2011).
Conrad R Exosomes Current knowledge of their
Bibliografía destacada
