In un mondo post-pandemia, siamo abituati a inviare e ricevere pacchi, ricevere generi alimentari e articoli consegnati alla nostra porta, inviare messaggi e articoli a persone care che non possiamo vedere. Ci siamo abituati a inviare e ricevere molti piccoli pacchi, ma lo sapevi che il miglior sistema di pacchi al mondo può essere trovato nel nostro stesso corpo?

Dan Lark, Ph.D., assistente professore presso il Dipartimento di salute e scienze motorie della Colorado State University e ricercatore principale per il Laboratorio di regolazione extracellulare del metabolismo, sta lavorando con Zackary Valenti, uno studente di dottorato nel dottorato di bioenergetica umana del dipartimento. programma, per studiare i modi chiave in cui le cellule comunicano tra loro.

In ogni corpo umano, le cellule inviano e ricevono costantemente gli elementi, accettando i nutrienti necessari e allontanando i rifiuti utilizzando le vescicole extracellulari, piccole capsule costituite da un doppio strato lipidico che germoglia dalla prima cellula e viaggia verso la cellula accettante, che lo accetta e riassorbe il pacco di merce inviato dalle altre celle. Quasi tutte le cellule possono creare vescicole extracellulari e ci sono vari modi in cui i nostri corpi usano queste cellule per comunicare, reintegrare i nutrienti o eliminare i rifiuti, oltre a svolgere ruoli chiave nei processi di risposta immunitaria e coagulazione, tra le altre risposte cellulari.

Sebbene sappiamo che le vescicole extracellulari svolgono ruoli chiave nella comunicazione cellulare e in molti importanti processi corporei, ci sono ancora molte domande su come e quando funzionano le vescicole extracellulari, che potrebbero essere biomarcatori critici per la malattia. Queste domande sono esattamente a cosa vogliono rispondere Lark, Valenti e il team di ricerca del Laboratorio di regolazione extracellulare del metabolismo.

Valenti, insieme a un team di ricercatori, ha esaminato come queste vescicole extracellulari sono secrete da diversi tipi di tessuto, in particolare il tessuto muscolare scheletrico e il tessuto adiposo bianco, per vedere se queste vescicole possono essere rilevate nel sangue, un'area del campo che ha ha ricevuto ricerche minime in passato. Finanziato dall'American Heart Association, il lavoro mirava a vedere se il tessuto scheletrico secerneva naturalmente più vescicole del tessuto adiposo e mirava a definire l'origine e l'abbondanza di queste vescicole in modo che potessero essere utilizzate come biomarcatori e potenzialmente portare a terapie ingegnerizzate per pazienti.

Le vescicole potrebbero essere la chiave per il futuro della medicina mirata

Proprio come il sistema postale, le vescicole nel tuo corpo sono piccoli pacchetti, che trasportano RNA, DNA, lipidi, proteine ​​e altri materiali cellulari tra le cellule, sia vicino che lontano dalla cellula da cui ha avuto origine la vescicola, viaggiando attraverso i biofluidi nel corpo per raggiungere la loro destinazione.

È noto che le vescicole svolgono un ruolo chiave nelle risposte immunitarie e riparative, quindi i ricercatori sono interessati alle loro capacità, in quanto potrebbero essere un potenziale modo per fornire futuri trattamenti mirati da cellula a cellula all'interno del corpo, portando medicinali o trattamenti ingegnerizzati a molto specifici mirati. regioni o reindirizzando naturalmente le vescicole esistenti per attivare risposte immunitarie naturali quando i corpi delle persone non producono da soli le risposte corrette.

Il potenziale di questo campo per le terapie è grande, quindi i ricercatori sono molto interessati a determinare come e perché le vescicole funzionano e comunicano, e quando e come sono prodotte, in modo da poterle tracciare e prevedere meglio come entrambi biomarcatori per avvisare di possibili lesioni e malattie, nonché come possono essere utilizzati insieme alle terapie esistenti o addirittura portare alla creazione di nuove terapie mirate.

Lark e il suo team di ricerca hanno un particolare interesse nell'apprendere come funzionano le vescicole extracellulari e come sfruttarle per future terapie.

"Il nostro laboratorio è interessato a capire come comunicano cellule, tessuti e organi", afferma Lark. "Studiamo piccole particelle derivate da cellule chiamate vescicole extracellulari, che possono essere rilasciate da qualsiasi cellula del corpo e sono state implicate nel cancro, malattie metaboliche e cardiovascolari. Studiamo come, quando e perché i veicoli elettrici vengono rilasciati dal muscolo scheletrico durante esercizio fisico o in risposta a diete diverse. Il nostro obiettivo a lungo termine è identificare le terapie basate sui veicoli elettrici per prevenire e/o curare le malattie metaboliche."

Lark, Valenti e altri sono coautori di un nuovo articolo sulle secrezioni di vescicole extracellulari pubblicato sull'American Journal of Physiology–Cell Physiology , pubblicato a febbraio 2022.

Fa luce sulla produzione di vescicole

Per essere in grado di utilizzare questi strumenti biologici per il futuro della medicina, scienziati e ricercatori mirano a capire meglio come funzionano e a colmare le lacune nella nostra comprensione di come funzionano in modo naturale prima di cercare modi per utilizzarli per i trattamenti.

"Ci sono una serie di fattori che determinano il modo in cui un determinato tipo di cellula contribuirà all'abbondanza di vescicole extracellulari (EV), tra cui la massa tissutale, la capacità di secrezione di EV tissutale, l'accesso EV alla circolazione e la clearance EV", hanno spiegato Valenti e il suo team di ricerca nel loro articolo pubblicato di recente, "La secrezione di vescicole extracellulari nelle vescicole extracellulari ex vivo dipendente dal tessuto e le miofibre muscolari scheletriche raggiungono la circolazione in vivo".

"Nessuno di questi fattori è stato ben definito, sottolineando la necessità di approcci mirati e nuove metodologie", ha affermato. "Il tessuto muscolare scheletrico e il tessuto adiposo bianco sono, in massa, due dei tessuti più grandi del corpo e si prevede quindi che contribuiscano in modo determinante all'abbondanza di EV circolanti".

Studiando i livelli di veicoli elettrici secreti da entrambi i tessuti e etichettando in modo fluorescente i veicoli elettrici dai muscoli, sono stati in grado di determinare sia i livelli che le origini dei veicoli elettrici escreti dai diversi tessuti, consentendo al team di iniziare a gettare le basi per la ricerca futura. Studi futuri possono ora esaminare se il muscolo scheletrico rilascia veicoli elettrici in risposta a stress naturali, come l'esercizio, e la loro influenza su altri sistemi di organi.