Autores
Francisco Antonio Guillermo Mateos Ramírez
Doctorado en Farmacología, Centro Universitario de Ciencias de la Salud (CUCS), Universidad de Guadalajara (UdeG)
Emilio Gonzales Murillo
Médico Pasante del Servicio Social, CUCS, UdeG
Adriana María Salazar Montes
Instituto de Enfermedades Crónico-degenerativas, CUCS, UdeG
Contacto: adriana.smontes@academicos.udg.mx
¿Alguna vez te has preguntado cómo se lleva a cabo la reparación y regeneración de tejidos después de un daño o lesión? La reparación celular es un proceso fisiológico mediante el cual un tejido se recupera tras una lesión. En algunas ocasiones ocurre la regeneración del tejido y, en otras, el tejido es reemplazado por una cicatriz. La regeneración es un proceso que se lleva a cabo con la finalidad de asegurar la supervivencia del organismo.
En este sentido, la medicina regenerativa se enfoca en reparar, reemplazar o regenerar tejidos y órganos dañados por enfermedades, accidentes o envejecimiento, y se apoya principalmente en la terapia celular.
Estudios recientes han demostrado que los exosomas participan de manera importante en estos procesos de reparación y regeneración de los tejidos [1]. A continuación, explicaremos qué son los exosomas y cómo participan en la regeneración.
¿Qué son los exosomas?
Los exosomas son vesículas pequeñas que se encuentran dentro de las células y que son liberadas al espacio extracelular. Su función es actuar como mensajeros para permitir la comunicación entre las células vecinas. Son producidos por diversos tipos de células, de las cuales las células madre son las más importantes, ya que hoy en día representan la principal estrategia de tratamiento en la medicina regenerativa. Las características que presentan estas células y que las hacen ideales para su uso en regeneración celular son: capacidad para dividirse y generar nuevas células, capacidad de diferenciarse en diferentes tipos de tejidos, además de poseer propiedades antiinflamatorias y de regulación del sistema inmunológico. Todas estas características favorecen la reparación de tejidos dañados.
Sin embargo, si esta capacidad de dividirse de la célula madre no es regulada adecuadamente, puede resultar en una reproducción descontrolada con la consecuente generación de tumores [1–3].
Ante los posibles riesgos que pudiera representar el tratamiento con células madre, surgen los exosomas como una estrategia alternativa de tratamiento que podría ser más eficaz y segura que el trasplante celular. Existe evidencia de que el efecto benéfico observado con el tratamiento con células madre se debe en gran parte a su contenido de exosomas. Los exosomas contienen en su interior una variedad de proteínas, lípidos y ácidos nucleicos, además de ligandos y receptores membranales, que desempeñan funciones importantes a nivel celular. Estos componentes inducen cambios en la actividad celular que promueven la regeneración, favoreciendo la restauración y renovación de los tejidos [1,2].
Para poder emplear exosomas en algún tratamiento de regeneración celular, es necesario primero obtener las células madre, cultivarlas y reproducirlas en el laboratorio bajo ciertas condiciones de cultivo que permitan liberar los exosomas de las células. Posteriormente, mediante centrifugación y ultracentrifugación, los exosomas son aislados de los otros componentes celulares. Para asegurarnos de que las vesículas obtenidas son en realidad exosomas, es necesario realizar ciertas técnicas de laboratorio como microscopía, Dynamic Light Scattering (DLS) y western blot, que nos permiten observarlos, medirlos e identificarlos con precisión. Una vez identificados, los exosomas son administrados generalmente por vía intravenosa [Figura 1(a)].
Una vez que estos se encuentran dentro del organismo, pueden unirse a receptores en la membrana de las células y activar señales que desencadenan cambios en la célula, o bien, fusionarse con la membrana liberando su contenido al interior de la célula para activar los procesos de reparación y renovación celular [2,3].
En los últimos 5 años, los exosomas han sido uno de los temas más investigados en medicina regenerativa. Entre las enfermedades más estudiadas en las que se han empleado exosomas como posible potencial terapéutico se encuentran aquellas que cursan con procesos degenerativos como la aterosclerosis, la diabetes, la degeneración musculoesquelética, enfermedades respiratorias, daño en órganos como corazón, riñón e hígado, accidente cerebrovascular, infarto de miocardio, Alzheimer, esclerosis múltiple, Parkinson, traumatismo craneoencefálico, lesión de nervios periféricos, así como para el tratamiento de enfermedades infecciosas como COVID-19 y hepatitis. Otras estrategias en las que los exosomas han sido empleados incluyen: regeneración ósea, regeneración de cartílago y tejido articular, regeneración de heridas cutáneas, regeneración dental, regeneración cutánea, capilar y vascular. En el área oncológica, se han usado para tratar cáncer de mama, colorrectal, gástrico y osteosarcoma. También en procesos relacionados con la regulación inmunitaria, como alergias, enfermedades inflamatorias y trastornos autoinmunes como lupus, artritis reumatoide y osteoartritis, los cuales han sido abordados con exosomas [4,5] [Figura 1(b)].
Para demostrar el efecto benéfico de los exosomas en las diversas enfermedades, primero deben ser probados en modelos animales que semejen la enfermedad y, posteriormente, los resultados observados deben ser corroborados con estudios clínicos realizados en humanos que presentan la misma enfermedad [3].
Aunque la terapia con exosomas resulta prometedora en el tratamiento de muchas enfermedades, aún persisten algunos desafíos importantes que deben resolverse, entre ellos, un entendimiento más completo de su mecanismo de acción, así como su aprobación por parte de las autoridades regulatorias, debido a que su uso para el tratamiento de diferentes enfermedades aún se encuentra en proceso de estudio.
Sin lugar a duda, las investigaciones actuales y futuras con estas vesículas nos darán luz sobre sus mecanismos de acción y nos permitirán comprender la importancia de estas estructuras tan pequeñas que hasta hace unos años eran desconocidas en el campo de la medicina regenerativa.
Referencias
[1] Roszkowski S. Therapeutic potential of mesenchymal stem cell-derived exosomes for regenerative medicine applications. Clin Exp Med. 2024 Dec 1;24(46).
[2] Hade MD, Suire CN, Suo Z. Mesenchymal stem cell-derived exosomes: Applications in regenerative medicine. Cells. 2021 Aug 1;10(8).
[3] Abdulmalek OAAY, Husain KH, AlKhalifa HKAA, Alturani MMAB, Butler AE, Moin ASM. Therapeutic Applications of Stem Cell-Derived Exosomes. Int J Mol Sci. 2024 Mar 1;25(3562).
[4] Miron RJ, Estrin NE, Sculean A, Zhang Y. Understanding exosomes: Part 2—Emerging leaders in regenerative medicine. Periodontol 2000. 2024 Feb 1;94(1):257–414.
[5] Moghassemi S, Dadashzadeh A, Sousa MJ, Vlieghe H, Yang J, León-Félix CM, et al. Extracellular vesicles in nanomedicine and regenerative medicine: A review over the last decade. Bioact Mater. 2024 Jun 1;36:126–56.
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