Exosomas en cáncer

Introducción

En todo el mundo, el cáncer sigue siendo una de las principales causas de enfermedad y muerte. Se han desarrollado nuevas terapias, como medicamentos con ácidos nucleicos y productos farmacéuticos contra el cáncer, para atacar las células cancerosas e inhibir su propagación. Además, se han empleado enfoques de vanguardia, como el uso de nanopartículas. Últimamente se ha demostrado que las vesículas extracelulares (VE), un tipo único de estructura, desempeñan un papel en el cáncer. Las vesículas extracelulares son micro o nanovesículas que emergen de la membrana celular.

Las vesículas extracelulares se clasifican en muchas categorías según su tamaño, origen, la ubicación geográfica y los exosomas son uno de los ejemplos de vehículos eléctricos. Recientemente, los exosomas han asumido una función pequeña pero importante en el intrincado ámbito de la investigación del cáncer.

Ahora se considera que los exosomas, que antes se pensaba que constituían desechos celulares, son mediadores esenciales de la comunicación intercelular que transportan sustancias bioactivas, incluidas proteínas, ácidos nucleicos y lípidos, entre las células. Se está realizando un conjunto de investigaciones en rápida expansión en un esfuerzo por comprender las diferentes formas en que los exosomas desempeñan un papel en el origen, desarrollo y propagación del cáncer como resultado de esta mayor comprensión de su variedad funcional.

El presente artículo de revisión proporciona un análisis exhaustivo de las diversas funciones que realizan los exosomas en la biología del cáncer. Explora tanto su potencial como indicadores para el diagnóstico precoz del cáncer como las consecuencias para la creación de enfoques de tratamiento de vanguardia.

Formación, liberación y absorción

La gemación interna de la membrana plasmática y la formación de endosomas tempranos son los primeros pasos en la creación de exosomas. Los cuerpos multivesiculares se forman durante las etapas tempranas y tardías de la formación del endosoma. Posteriormente, los cuerpos multivesiculares pueden unirse a la membrana plasmática y liberarse al entorno extracelular.

Los exosomas son producidos por varias proteínas, pero los mecanismos precisos por los cuales se secretan estas vesículas varían según el tipo de célula y siguen siendo desconocidos. La síntesis y liberación de exosomas implica vías complejas, que incluyen mecanismos dependientes del complejo de clasificación endosómico necesario para el transporte (ESCRT) e independientes de ESCRT. La maquinaria ESCRT consta de múltiples complejos proteicos que se reclutan en la membrana endosómica como se muestra en la Figura 1.

Figura 1.Un ejemplo de biogénesis y los componentes del HNSCC. Los endosomas tempranos se generan por invaginación de la membrana plasmática, seguida de la carga útil que brota en la membrana endosómica para crear endosomas multivesiculares. La liberación de exosomas y la fusión de la membrana plasmática ayudan a madurar el endosoma tardío.

Marcadores exosomales en el diagnóstico y seguimiento del Cáncer

Debido a que son tan comunes en los fluidos humanos, los marcadores exosomales son excelentes objetivos para las herramientas utilizadas para encontrar el cáncer.

Además, los tumores y otros tipos de enfermedades producen más exosomas que las células sanas, lo que puede ser una señal de que hay una enfermedad presente o de que el tumor es pesado. Los exosomas se pueden extraer de cualquier fluido corporal, pero el plasma es la mejor manera de encontrar la mayoría de los tumores sólidos.

Técnicas para identificar y purificar exosomas en el diagnóstico del cáncer

El potencial de los exosomas como biomarcadores es enorme y tienen la capacidad de cambiar drásticamente la forma en que diagnosticamos y tratamos el cáncer. La purificación y caracterización de vesículas podría beneficiarse del uso de varias técnicas contemporáneas, como la microscopía electrónica, la espectroscopia Raman y la detección de pulso resistivo. Estos incluyen métodos ópticos que incluyen citometría de flujo, dispersión dinámica de luz (DLS) y análisis de seguimiento de nanopartículas.

Los exosomas como un enfoque de tratamiento prometedor

Los exosomas tienen propiedades que podrían convertirlos en una buena opción para desarrollar nuevas formas de tratar el cáncer, además de su uso en procedimientos de diagnóstico. Estudios anteriores han demostrado que las células tumorales producen más exosomas que las células normales. Como resultado, reducir la cantidad anormalmente alta de exosomas en la sangre a un nivel normal puede ser un método terapéutico viable.

Exosomas como biomarcadores

A medida que aprendemos más sobre los conceptos básicos biológicos de los exosomas y cómo se relacionan con el cáncer y la resistencia al tratamiento, los exosomas y el microambiente tumoral (TME) se están convirtiendo en objetivos terapéuticos cada vez más fascinantes. Los exosomas son indicadores sensibles, precisos y muy alentadores de enfermedad, resistencia a los medicamentos y respuesta terapéutica. Pueden originarse a partir de cualquier tipo de célula tumoral; por lo tanto, pueden proporcionar una imagen completa de todo el tumor como se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Biomarcadores de exosomas. MVB indica cuerpo multivesicular.

Exosomas en el cáncer de mama

El cáncer de mama es una enfermedad heterogénea, y el desarrollo de biomarcadores eficaces para su diagnóstico y tratamiento es fundamental. Los exosomas secretados por las células del cáncer de mama contienen biomoléculas únicas que pueden reflejar el estado biológico del tumor, lo que los convierte en una fuente favorable de biomarcadores para el cáncer de mama.

Los estudios han demostrado que el contenido de proteínas y ácidos nucleicos de los exosomas puede proporcionar información sobre el subtipo, el estadio y la respuesta al tratamiento del cáncer de mama. Por ejemplo, la expresión de ciertas proteínas, como HER2 y EGFR, en exosomas se ha asociado con el subtipo de cáncer de mama positivo para el receptor 2 del factor de crecimiento epidérmico humano (HER2).

Cáncer de pulmón

El cáncer de pulmón es la principal causa de muertes relacionadas con el cáncer en todo el mundo. Se necesitan procedimientos menos invasivos para el diagnóstico del cáncer de pulmón. Los exosomas aislados del suero o la sangre pueden ser una alternativa menos invasiva y potencialmente peligrosa. En el derrame pleural, los niveles de expresión de ARN exosomal se pueden utilizar para distinguir entre las personas que tienen inflamación pulmonar y aquellas que tienen adenocarcinomas de pulmón.