Las vesículas extracelulares (VE) son “mensajeros” de tamaño nanométrico que viajan entre las células para transportar señales y determinadas moléculas. Esa facilidad para vehiculizar moléculas entre las células las sitúa como una esperanzadora nueva generación de terapias, que ya se están investigando en enfermedades autoinmunes y neurodegenerativas, así como en el cáncer.

Un nuevo estudio, en Science Translational Medicine, indaga en el mecanismo por el cual las vesículas extracelulares (VE) de las células madre podrían contribuir a regenerar el tejido dañado tras una isquemia cardíaca.

Los científicos autores del trabajo, de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard, han identificado esos factores y también han demostrado que las VE no solo reparan  a las células después de un ataque cardíaco, sino que también las mantienen funcionando mientras se encuentran privadas de oxígeno. Para ello, recurrieron a un corazón en un chip con sensores integrados que rastreaban continuamente las contracciones del tejido.
Los investigadores también demostraron que estos vectores intercelulares podrían derivarse de células endoteliales, más accesibles que las células madre.
«Con este estudio, hemos imitado una enfermedad humana en un chip con células humanas y hemos desarrollado un nuevo enfoque terapéutico para tratarla», sintetiza Kit Parker, profesor de Bioingeniería y Física Aplicada en la Universidad de Harvard y autor principal del trabajo.
La respuesta celular a la lesión por isquemia-reperfusión que se produce en un infarto involucra diferentes mecanismos, como la sobrecarga de calcio y protones, estrés oxidativo y disfunción mitocondrial, entre otros.

Las VE derivadas del endotelio, al proceder de tejido vascular, están “predispuestas” para reaccionar al estrés hipóxico, de ahí que los investigadores plantearan la hipótesis de que la carga que transportan podría brindar protección directa al músculo cardíaco.

A pesar de su tamaño, estas vesículas de unos ciento cincuenta nanómetros de diámetro, contienen casi 2.000 proteínas diferentes, muchas de las cuales se relacionan con procesos metabólicos como la respiración, la función mitocondrial, la señalización y la homeostasis. En lugar de buscar una molécula terapéutica, los científicos pensaron que los exosomas contienen un cóctel de moléculas y proteínas que, en conjunto, pueden ayudar a la célula a mantener la homeostasis, lidiar con el estrés, modificar la acción metabólica y reducir el daño.

Sobre esa hipótesis, el equipo probó el efecto de las vesículas endoteliales en el tejido cardíaco humano utilizando un modelo de corazón en un chip desarrollado por el Grupo de Biofísica. Este tipo de plataformas de órgano en chip imitan la estructura y función del tejido que modelizany permiten a los investigadores observar, en tiempo real, los efectos de las lesiones y los tratamientos en el tejido humano. Aquí, simularon un infarto de miocardio y la reoxigenación conseguida de las vesículas extracelulares de endotelio.

En los tejidos tratados con las VE, los cardiomiocitos se adaptaban mejor a las condiciones de estrés y soportaban una mayor carga de trabajo. Los investigadores indujeron lesiones causadas por tres horas de restricción de oxígeno seguidas de 90 minutos de reoxigenación y luego midieron la fracción de células muertas y la fuerza contráctil del tejido. El tejido cardíaco tratado con las vesículas presentaba la mitad de células muertas y una fuerza contráctil cuatro veces mayor que el tejido no tratado después de la lesión.

El equipo también encontró que los cardiomiocitos lesionados que habían sido tratados con las VE exhibían un conjunto de proteínas que era más parecido a las que no estaban lesionadas en comparación con las células no tratadas. Sorprendentemente, el equipo también observó quelas células tratadas con las VE continuaban contrayéndoseincluso sin oxígeno.