Tras dos años de investigación en el desarrollo de soluciones que permitan la obtención y utilización de las vesículas extracelulares como un ingrediente funcional en sectores como el alimentario, el cosmético o el farmacéutico, hemos conseguido avanzar en los retos principales. Os lo contamos con detalle en este artículo.
Se trata de una investigación llevada a cabo en el marco del proyecto FIVEX II cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) y el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE), en el que nos hemos centrado en el potencial del uso de las vesículas extracelulares (VEs) como ingredientes funcionales en sectores industriales.
Para la difusión de los resultados obtenidos en este proyecto durante estos años, hemos participado en diferentes congresos en los que hemos demostrado las capacidades obtenidas, como el Congreso Internacional de Vesículas Extracelulares, organizado por la International Society of Extracellular Vesicles (ISEV) en 2021 y en 2022; ¿Por qué sigue creciendo la investigación en torno a las vesículas extracelulares? (ISEV 2022) y Avances en la utilización de las vesículas extracelulares como un ingrediente funcional (ISEV 2021); Y también en Webinars: “Las vesículas extracelulares Perspectivas futuras como ingrediente funcional en alimentación y cosmética” y reuniones con las empresas colaboradoras.
El proyecto se ha centrado en conocer y optimizar las principales tecnologías que se deben aplicar para la obtención del ingrediente a escala industrial, incluyendo su producción, su posterior separación y concentración, y su caracterización tanto morfológica como funcional, así como estrategias para su conservación. Os lo contamos en este vídeo.
Optimización de distintas variables para la biogénesis de vesículas extracelulares
Tras lo aprendido en FIVEX I, centrado en el desarrollo de una metodología escalable para la separación y concentración de los exosomas o vesículas extracelulares (VEs), el proyecto FIVEX II planteaba profundizar en el conocimiento sobre el proceso que da lugar a la producción de EVs por parte de las células (biogénesis). Hablamos principalmente de fuentes como células humanas adherentes o microorganismos probióticos. Para ambos tipos celulares se han realizado pruebas de crecimiento modificando determinadas variables clave del proceso, como el crecimiento en microcarriers o microportadores de distintas densidades celulares, en el caso de células adherentes; o el pH y el estrés inducido por el empleo de antibiótico, en el caso de las cepas probióticas.
Las VEs obtenidas se caracterizaron por distintas técnicas para conocer su morfología (microscopía electrónica) y distribución por tamaños (NTA – análisis de nanopartículas). También se empleó la tecnología MiSeq Illumina para caracterizar el contenido en microRNA y técnicas de proteómica para caracterizar el contenido proteico mediante espectrometría de masas de alta resolución (LC-HRMS).
Los resultados iniciales mostraron, en el caso de células adherentes, que el empleo de las microportadores no modificaba el tamaño de las partículas o el efecto biológico que mostraban en células de defensa (macrófagos), por lo que pueden ser empleadas para mejorar la escalabilidad del proceso. En el caso de probióticos, un crecimiento a pH ácido favorecía el crecimiento de las bacterias. Por otro lado, el crecimiento en presencia de antibiótico no favoreció la biogénesis, encontrando menor número de EVs/mL de cultivo.
Respecto a los ensayos de funcionalidad de las EVs obtenidas de probióticos, éstos mostraron que las VEs obtenidas con distintos parámetros no modificaban sobremanera su función de modular las células del sistema inmunitario, ya que aumentaron la expresión de IL-8 e IL-1beta en macrófagos inactivados, mostrando un efecto inmunoestimulante. La expresión de la citoquina antiinflamatoria IL-10 sí se modificaba ligeramente con las condiciones de pH.
Resultados proteómicos preliminares mostraron varios grupos de proteínas presentes en las VEs, así como proteínas en superficie que podrían servir como marcador para la detección rápida de las mismas.
Los 3 retos conseguidos en el FIVEX II para que las vesículas extracelulares se conviertan en ingredientes funcionales
Desde AINIA hemos investigado el desarrollo de soluciones que permitan la obtención y utilización de las vesículas extracelulares como un ingrediente funcional en sectores como el alimentario, el cosmético o el farmacéutico a través del proyecto FIVEX II, en el que se ha conseguido avanzar en 3 retos principales:
- En primer lugar, en la escalabilidad del proceso de obtención, cuando su fuente son células adherentes. Se han aplicado unos microcarriers o microportadores de células que incrementan la superficie de crecimiento de las células, permitiendo incrementar los volúmenes de sobrenadantes con VEs obtenidos.
- En segundo lugar, se ha evaluado cómo influyen ciertos parámetros en procesos biogénesis de VEs en probióticos, observando una mejora del crecimiento bacteriano cuando el cultivo crece sin regulación del pH, mostrando una función inmunoestimulante y antiinflamatoria.
- Por último, se ha caracterizado el contenido de las VEs a nivel molecular, tanto en microRNA como en proteínas. Los resultados de ambos análisis son claves para entender los cambios que las vesículas inducen en las células diana, permitiendo dirigir su uso como ingrediente funcional. Los análisis proteómicos revelan que las EVs son capaces de mantener la maquinaria celular y metabólica, hallándose proteínas implicadas en el metabolismo de azúcares y de síntesis de aminoácidos.
El proyecto FIVEX II, ha contado 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 6 empresas valencianas de los distintos sectores de interés como el agroalimentario, el cosmético o el farmacéutico.
