Los exosomas son vesículas extracelulares membranosas de un tamaño de 30–150 nm, que son secretadas por casi todos los tipos de células. Originalmente se consideraban productos de desecho celular, pero ahora se ha demostrado que desempeñan un papel esencial en la comunicación intercelular. Transportan proteínas, lípidos y ARN y regulan numerosos procesos fisiológicos, entre ellos respuestas inmunitarias, regeneración tisular y regulación del metabolismo.
Gracias a sus funciones versátiles, los exosomas están cada vez más en el punto de mira de la investigación biomédica, especialmente en lo que respecta a su posible aplicación en la medicina regenerativa, el diagnóstico y la administración dirigida de principios activos, también en el caso de los complementos alimenticios. En este artículo explicamos el funcionamiento de los exosomas y analizamos más de cerca sus oportunidades y posibilidades.
Biogénesis y función de los exosomas
Los exosomas se forman dentro de la célula a través de una secuencia específica de procesos intracelulares:
Formación de endosomas multivesiculares (MVE)
En nuestras células hay pequeñas “fábricas” llamadas endosomas. En estos endosomas se forman “paquetitos” aún más pequeños llamados exosomas. Se puede imaginar como cuando se presiona una burbuja de aire y así se crea una nueva burbuja pequeña en su interior.
Existen dos formas en las que se forman estos exosomas:
- Con la ayuda de un “equipo de clasificación”: Un complejo sistema de proteínas llamado ESCRT ayuda a dar forma adecuadamente a los exosomas.
- De otra manera, aún desconocida: También existen mecanismos que funcionan independientemente de ESCRT, pero que aún no se comprenden por completo.
Cuando el endosoma está lleno de estos pequeños paquetes de exosomas, lo llamamos endosoma multivesicular (MVE). Imagina que el MVE es como un saco lleno de pequeños mensajes. Este saco se fusiona luego con la membrana celular y se abre hacia el exterior, liberando así los exosomas. Estos exosomas viajan entonces por el cuerpo y, como mensajeros, transmiten mensajes a otras células.
Exocitosis de los exosomas
Los MVE (los "sacos" llenos de exosomas) se fusionan con la membrana celular y liberan así los exosomas hacia el espacio exterior a la célula.
Interacción con las células diana
Los exosomas son pequeños paquetes con información importante. Cuando se acoplan a otras células o son absorbidos por ellas, liberan su contenido molecular.Este contenido puede alterar la función de la célula al activar determinadas vías de señalización o provocar cambios en el tejido. Por lo tanto, los exosomas actúan como pequeños reguladores de la actividad celular.
Regulación mediante microARN (miARN)
Los exosomas transportan una gran variedad de microARN que penetran específicamente en las células diana y pueden regular allí la expresión génica. Estos miARN pueden inhibir o estimular la producción de determinadas proteínas. (Obtén más información en el artículo sobre proteómica) Esto tiene efectos significativos en procesos celulares como las inflamaciones, la regeneración de tejidos y la protección celular.
Por ejemplo, se ha demostrado que determinados miARN en exosomas son capaces de suprimir vías de señalización inflamatorias y activar mecanismos de reparación en tejidos dañados.En la investigación sobre el cáncer se estudia cómo los miARN exosomales influyen en la progresión tumoral y si pueden utilizarse como opción de terapia dirigida.
Comparación de exosomas vegetales y humanos
Tanto las células animales como las vegetales producen exosomas, pero se diferencian en su composición molecular y en sus posibles aplicaciones:
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Propiedad |
Exosomas humanos |
Exosomas vegetales |
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Origen |
Células madre, células inmunitarias, células epiteliales |
Células vegetales (frutas, verduras, hierbas) |
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Función |
Inmunomodulación, regeneración tisular, transducción de señales |
Propiedades antioxidantes y antiinflamatorias |
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Composición |
Proteínas, microARN, lípidos |
Polifenoles, ARN vegetal |
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Estabilidad |
Relativamente inestable en el tracto digestivo |
Alta estabilidad y biodisponibilidad |
Mientras que los exosomas humanos se investigan para terapias personalizadas, los exosomas vegetales poseen un gran potencial como complementos alimenticios naturales. Estudios demuestran que pueden tener efectos antiinflamatorios y posiblemente influir en el microbioma intestinal. Los exosomas vegetales de uvas o brócoli contienen moléculas bioactivas que podrían actuar como sustancias prebióticas.
Potencial de los exosomas para la longevidad y obstáculos en la implementación
Debido a las propiedades descritas anteriormente, los exosomas también podrían desempeñar un papel muy importante en la investigación sobre longevidad, especialmente en las siguientes áreas:
- Senescencia celular: La senescencia celular describe un estado en el que las células se retiran de forma irreversible del ciclo celular. Los exosomas podrían contribuir a la eliminación o reactivación de las células senescentes y así ralentizar el proceso de envejecimiento.
- Función mitocondrial: Las exosomas podrían corregir específicamente disfunciones mitocondriales que desempeñan un papel clave en las enfermedades relacionadas con la edad.
- Inmunorregulación: Mediante la modulación del sistema inmunitario, las exosomas podrían inhibir procesos inflamatorios crónicos que contribuyen a las enfermedades relacionadas con la edad.
- Enfermedades neurodegenerativas: Las exosomas muestran enfoques prometedores en el tratamiento del Alzheimer y el Parkinson, ya que podrían favorecer la regeneración neuronal.
Más información sobre las bases moleculares del proceso de envejecimiento la encontrarás en los Hallmarks of Aging.
¿Por qué los exosomas aún no se utilizan de forma más amplia?
A pesar de su enorme potencial, existen varios desafíos que actualmente limitan la aplicación generalizada de los exosomas en la medicina de longevidad:
- Falta de estandarización: La producción y caracterización de exosomas es compleja y requiere protocolos estandarizados que aún no se han establecido por completo.
- Barreras regulatorias: La clasificación legal de los exosomas como medicamento o complemento alimenticio no está clara, lo que dificulta la entrada en el mercado. Además, las terapias con exosomas no vegetales aún no están aprobadas dentro de la UE.
- Estudios clínicos insuficientes: Muchos estudios siguen en fase preclínica y faltan datos a largo plazo sobre su seguridad y eficacia.
- Cuestiones éticas: Especialmente en el caso de los exosomas procedentes de células madre humanas, existen preocupaciones éticas en relación con su obtención y aplicación.
A pesar de estos desafíos, la investigación continua sobre exosomas hará que en los próximos años desempeñen un papel clave en la investigación sobre longevidad y en la medicina personalizada. Los avances en biotecnología, los procesos de producción optimizados y la claridad regulatoria allanarán, con toda probabilidad, el camino hacia ello.
Condiciones regulatorias para los exosomas en la UE
La clasificación legal de los exosomas varía según el ámbito de aplicación:
- Medicamentos: Exosomas humanos están sujetos al reglamento de Productos Sanitarios de Terapia Avanzada (ATMPs) de la EMA y requieren una exhaustiva evaluación clínica.
- Complementos alimenticios: Exosomas vegetales podrían estar sujetos al Reglamento sobre nuevos alimentos (Reglamento (UE) 2015/2283), siempre que constituyan un ingrediente novedoso.
- Productos cosméticos: El cuidado de la piel basado en exosomas debe cumplir con el Reglamento de cosméticos de la UE (CE) 1223/2009, con los estudios correspondientes sobre seguridad y eficacia.
Exosomas en productos y mercados ya existentes
Los exosomas ya están disponibles comercialmente en diversos sectores y se han establecido en determinadas áreas:
Aplicaciones cosméticas
Los productos para el cuidado de la piel que contienen exosomas son comercializados por diversas marcas como solución antienvejecimiento. Estos productos contienen exosomas que estimulan la producción de colágeno y están destinados a favorecer la regeneración de la piel. Algunos tratamientos dermatológicos también utilizan exosomas para acelerar el rejuvenecimiento de la piel y la cicatrización de heridas.
Medicina regenerativa
En estudios clínicos, los exosomas se investigan para promover la regeneración de tejidos.Las primeras aplicaciones muestran resultados prometedores en el tratamiento de defectos del cartílago y lesiones musculares. Algunas empresas ofrecen inyecciones basadas en exosomas para la ortopedia regenerativa y la estética.
Terapias para el crecimiento del cabello
Los exosomas se utilizan cada vez más en productos para el cuidado del cabello y tratamientos del cuero cabelludo, con la intención de promover el crecimiento del cabello y reducir la caída. Las aplicaciones clínicas combinan exosomas con PRP (plasma rico en plaquetas) para estimular la regeneración de los folículos pilosos.
Alimentos funcionales y complementos alimenticios
Los exosomas vegetales de alimentos como la uva y el jengibre se utilizan en complementos alimenticios para ofrecer beneficios antioxidantes y antiinflamatorios.Algunas empresas desarrollan alimentos ricos en exosomas para apoyar el microbioma y mejorar la salud intestinal.
Por ejemplo, se utilizan exosomas de jengibre en bebidas funcionales y complementos alimenticios, ya que pueden transportar sustancias antiinflamatorias que son especialmente beneficiosas para las personas con trastornos gastrointestinales.
Desarrollo de medicamentos y transporte de principios activos:
Las empresas farmacéuticas investigan los exosomas como vehículos para la administración dirigida de medicamentos. Los primeros ensayos muestran que los exosomas pueden transportar principios activos con precisión a los tejidos enfermos. Especialmente en oncología, los exosomas se estudian como vehículos para la administración dirigida de principios activos.
Ventajas de las aplicaciones exosomales
- Comunicación celular altamente eficiente: Los exosomas transmiten señales biológicas de forma dirigida a las células diana.
- Alta biodisponibilidad: Los exosomas de origen vegetal son estables frente a las enzimas digestivas y llegan intactos al organismo.
- Potencial regenerativo: Se dice que los exosomas favorecen una cicatrización acelerada de las heridas y la reparación de los tejidos.
- Amplias posibilidades de aplicación: La medicina, la cosmética y la nutrición funcional podrían beneficiarse considerablemente de los exosomas.
- Administración dirigida de principios activos: Los exosomas ofrecen una posibilidad para terapias dirigidas mediante el transporte de moléculas bioactivas.
Desafíos y cuestiones abiertas
A pesar del prometedor potencial de los exosomas, todavía existen algunos obstáculos que dificultan una aplicación amplia. Faltan estudios a largo plazo sobre su seguridad y eficacia, lo que complica su aprobación clínica. Además, los requisitos regulatorios son heterogéneos, ya que los exosomas podrían clasificarse, según el ámbito de aplicación, como medicamento, complemento alimenticio o principio activo cosmético. Dependiendo de si es posible una patente, existen por parte del sector privado más o menos incentivos para invertir cantidades significativas de dinero en la investigación en este campo.
La producción también es exigente: el aislamiento, la purificación y la escalabilidad requieren complejos procedimientos biotecnológicos que actualmente generan costos elevados. Además, existen riesgos inmunológicos, ya que los exosomas pueden provocar reacciones inesperadas en el sistema inmunitario.
En el uso de exosomas humanos existen además preocupaciones éticas, especialmente cuando se obtienen a partir de células madre. Es necesaria una estandarización de los procesos de fabricación y más investigación para establecer los exosomas como una herramienta terapéutica segura y eficaz.
Perspectivas futuras de la investigación sobre exosomas
Los exosomas son más que simples fragmentos celulares: representan una plataforma altamente desarrollada para la transducción de señales celulares y el transporte intercelular de sustancias.Mientras que los exosomas de origen vegetal ya se están investigando en la nutrición funcional, las aplicaciones de exosomas humanos se enfrentan a desafíos regulatorios y tecnológicos. La investigación continua contribuirá a seguir desarrollando los exosomas como una opción terapéutica innovadora para la medicina regenerativa, la administración dirigida de principios activos y la medicina personalizada.
