Avances en la utilización de las vesículas extracelulares como un ingrediente funcional

Los días 18 al 21 de mayo se ha celebrado el 10º congreso internacional de vesículas extracelulares, organizado por la International Society of Extracellular Vesicles (ISEV), donde desde AINIA hemos presentado el trabajo realizado en el marco del proyecto FIVEX para el diseño de un sistema de purificación de vesículas extracelulares escalable a nivel industrial. En este artículo os contamos con detalle cuál fue nuestra aportación al congreso.

Participamos en el Congreso Internacional de Vesículas Extracelulares organizado por ISEV

El congreso está organizado por la Sociedad Internacional de Vesículas Extracelulares (ISEV), una sociedad global de investigadores líderes en vesículas extracelulares, exosomas y microvesículas, con más de 1.500 miembros en total, y cuya misión es promover la investigación de vesículas extracelulares a nivel mundial. El equipo de AINIA que lidera el proyecto FIVEX forma parte de esta asociación desde 2018.

Este congreso ha contado con distintas sesiones plenarias, centradas en diferentes temáticas: el uso de VEs en enfermedades neurodegenerativas y en trastornos cardiovasculares, el estudio de vesículas extracelulares derivadas de bacterias intestinales comensales como mediadores de la comunicación huésped-microbio intestinal y como vehículos para la administración de fármacos a través de las mucosas, y en la biogénesis del endosoma multivesicular.

Gracias a las actividades ejecutadas en el marco del proyecto FEDER FIVEX, hemos presentado un trabajo relacionado con el desarrollo de una metodología de purificación de vesículas extracelulares basándonos en metodologías aplicables a gran escala y que puedan emplearse independientemente de la fuente de VEs de interés. Actualmente los sistemas de aislamiento empleados cubren las necesidades a nivel de laboratorio; sin embargo, resulta necesario la búsqueda de alternativas que permitan diseñar procesos que puedan escalarse a nivel industrial.

Cromatografía, potencial metodología para purificar Vesículas Extracelulares (VEs)

Hemos presentado los resultados preliminares de nuestro trabajo, titulado: comparación de metodologías de aislamiento escalables utilizando diferentes fuentes de vesículas extracelulares con potencial como ingredientes funcionales, donde se comparan diferentes métodos de purificación por cromatografía, un sistema que permitiría el aislamiento de vesículas a nivel industrial manteniendo la viabilidad técnica y económica de la etapa posterior de recogida de vesículas.

Para ello, se seleccionaron tres fuentes diferentes de origen de vesículas: el sobrenadante de un microorganismo probiótico de la especie Lactobacillus plantarum, el zumo de mandarina y el sobrenadante de una línea celular hepática.

En cuanto a los métodos cromatográficos ensayados, se seleccionaron la cromatografía de intercambio aniónico, la cromatografía de exclusión molecular y una cromatografía bimodal que permite aplicar los principios de las dos anteriores.

Las muestras se caracterizaron mediante la cuantificación de proteínas totales, NTA (Nanoparticle tracking analysis) y microscopía electrónica. Se observaron diferencias significativas en la proteína total, concretamente entre el método de intercambio iónico y las otras dos metodologías, así como un mayor número de partículas medidas por NTA. En la microscopía electrónica, se observó la morfología esperada de las vesículas en las tres metodologías, observándose un mayor número de agentes coeluyentes en el caso del intercambio iónico.

Teniendo en cuenta estos resultados, y buscando la mejor alternativa manteniendo la viabilidad técnico-económica del proceso, se seleccionó la cromatografía de intercambio iónico para validar dos fuentes adicionales de purificación de VE, en este caso a partir de una bacteria probiótica y de células hepáticas. A pesar de mostrar una menor actividad que las otras dos y ser menos homogénea, esta metodología permitiría procesar un mayor volumen de muestra y por tanto obtener una mayor cantidad de vesículas en menos tiempo, disminuyendo el coste por µg de producto final.

Los ensayos de purificación mostraron que también es posible purificar VEs de estas dos fuentes seleccionadas, y de nuevo se caracterizaron NTA, microscopía electrónica y a nivel funcional.  Se observaron ligeras diferencias en el tamaño de las VE por ME en función de la fuente. En cuanto al efecto biológico de las VEs, se utilizó la línea celular THP-1, ya que los macrófagos son mediadores críticos de la respuesta inmune innata y adaptativa. Nuestros resultados sugieren que las VEs de todas las fuentes tienen un efecto sobre los macrófagos activos. Aunque no se observaron diferencias significativas en la expresión de NFKβ, el perfil de expresión de interleucina-10, una citoquina inmunomoduladora, fue aumentado por todas las fuentes. Las VEs de Lactobacillus plantarum, cepa con actividad probiótica, mostraron el mayor efecto sobre la secreción de IL-10 en los macrófagos.

En conclusión:

• La cromatografía de intercambio aniónico muestra potencial para ser una metodología estándar para purificar VEs independientemente de la fuente de origen.
• Serán necesarios experimentos adicionales para aumentar y optimizar la productividad de cada paso del proceso de purificación de VE.

Potencial de las vesículas extracelulares como un ingrediente funcional

Desde AINIA seguimos trabajando en el desarrollo de soluciones que permitan la utilización de las vesículas extracelulares como un ingrediente funcional en sectores como el alimentario, cosmético o farmacéutico.

El proyecto FIVEX, cuenta con el respaldo del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) con co-financiación de la Unión Europea, a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), junto con la participación de 4 empresas valencianas de los distintos sectores de interés como el agroalimentario o el cosmético.

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