Caracterització de les vesícules extracel·lulars en fibroblasts de Distròfia Muscular relacionada amb el Col·lagen VI

Un equip liderat pel grup d'Investigació aplicada en malalties neuromusculars de l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu · Hospital Sant Joan de Déu ha aconseguit importants avenços en la comprensió de la patogènesi de la Distròfia Muscular relacionada amb Col·lagen VI, mitjançant la caracterització de les vesícules extracel·lulars i la seva relació amb la mobilitat cel·lular.

La Dra. Cecilia Jiménez-Mallebrera, investigadora de l'IRSJD i CIBERER, va encapçalar l'equip que, per primera vegada, va dur a terme una anàlisi proteòmica del contingut de les vesícules extracel·lulars i del secretoma en els fibroblasts de pacients amb Distròfia Muscular associada al Col·lagen VI (DMC-COL6). Els resultats d'aquesta investigació s'han publicat a la revista Scientific Reports i compta amb la col·laboració de la Plataforma de Proteòmica del Centre de Recerca Biomèdica Navarrabiomed.

Actualment, els trastorns relacionats amb el col·lagen VI són les segones distròfies musculars congènites més comunes i per a les quals encara no hi ha cap tractament. La seva gravetat varia des d'una miopatia de Bethlem relativament lleu fins a les distròfies musculars d'Ullrich molt més greus.

"L'objectiu principal del nostre estudi va ser investigar el paper de les vesícules extracel·lulars en la comunicació entre les cèl·lules com a possible mecanisme implicat en el desenvolupament de la malaltia. A més, la comparació entre el contingut proteic de les vesícules extracel·lulars i de les proteïnes excretades (el secretoma) alliberades per fibroblasts de pacients amb DMC-COL6 amb el de fibroblasts d'infants que no pateixen la malaltia ens permet identificar nous biomarcadors relacionats amb la malaltia. Aquests estudis completen els nostres resultats previs de transcriptòmica i proporcionen una descripció completa de la cèl·lula afectada a DMC-COL6". Comenta la Dra. Jiménez-Mallebrera, coordinadora del grup Investigació aplicada en malalties neuromusculars de l'IRSJD.

Uns resultats interessants per al desenvolupament de noves estratègies terapèutiques

“Es van identificar determinades proteïnes associades amb el transport de vesícules, la remodelació del citoesquelet d'actina, l'hemostàsia cel·lular i l'estrès oxidatiu, que es detectaven a les vesícules extracel·lulars dels pacients; la qual cosa suggereix que aquestes podrien estar involucrades en la patogènesi de la malaltia." Comenta Carmen Badosa (IRSJD), primera autora de l'article.

"En efecte, en aquest treball demostrem que quan afegim vesícules extracel·lulars derivades de fibroblasts de pacients a cultius de fibroblasts control, la motilitat d'aquestes últimes es veu afectada, provocant canvis en la velocitat i direcció". Per obtenir aquests resultats, fem servir la tècnica de la ferida i la visualització de cèl·lules vives a través de microscòpia, ambdues coordinades per la Dra. Mónica Roldan, directora de la plataforma de Microscòpia Confocal i Imatge Cel·lular de l'HSJD i investigadora de l'IRSJD.

La tècnica de la ferida in vitro mesura la migració cel·lular en una zona sense cèl·lules dins una capa cel·lular confluent, aconseguint això en eliminar o excloure les cèl·lules durant el cultiu. Posteriorment, es monitoritza el tancament de la ferida mitjançant imatges de microscòpia in vivo. Aquest mètode ens ajuda a comprendre com les cèl·lules es desplacen en processos biològics, com ara la propagació del càncer, el desenvolupament embrionari i la reparació de teixits.

Vídeo sobre la tècnica de la ferida on es veu el cultiu de fibroblasts movent-se  cap a la ferida per recobrir-la. La primera part del vídeo es veuen les cèl·lules i la segona part el processament de la imatge que ens permet extreure les dades.

En aquest context, aquest estudi aporta noves perspectives sobre el paper de les vesícules extracel·lulars en la patogènesi de la Distròfia Muscular relacionada amb el Col·lagen VI, ja que aquests pacients pateixen problemes de cicatrització i de regeneració de diferents teixits connectius que podrien estar relacionats amb les observacions sobre la motilitat cel·lular.

La Dra. Cecilia Jiménez-Mallebrera, líder de l'equip de recerca, conclou: "La nostra investigació representa la primera descripció detallada de les vesícules extracel·lulars en pacients amb distròfia muscular congènita, i demostra que els fibroblasts d'aquests pacients alliberen un conjunt de proteïnes que poden reflectir l'estat de la malaltia i tenir un impacte en la funció de les cèl·lules circumdants".

Aquests descobriments obren noves oportunitats per aconseguir un diagnòstic i tractament de la Distròfia Muscular relacionada amb Col·lagen VI més precís.

El paper de les vesícules extracel·lulars en la comunicació entre cèl·lules

La comunicació entre les cèl·lules exerceix un paper fonamental en el manteniment de l'homeòstasi dels teixits, assegurant que funcionin de manera òptima i en equilibri dins de l'organisme. Aquesta comunicació és essencial per a la supervivència i el funcionament correcte de tots els sistemes corporals. Mentre que part d'aquesta comunicació es realitza mitjançant l'alliberament de molècules a l'espai extracel·lular a través del contacte directe entre cèl·lules, també cal destacar el paper crucial de les vesícules extracel·lulars, que actuen com a mediadores en l'intercanvi de molècules, tant a curta com a llarga distància.

Les vesícules extracel·lulars són diminutes estructures alliberades per les cèl·lules i que contenen una varietat de components, incloent-hi proteïnes, lípids i àcids nucleics, que poden ser transferits d'una cèl·lula a una altra. Aquestes vesícules tenen un paper essencial en la comunicació cel·lular i la seva anàlisi ens proporciona informació valuosa sobre l'estat de les cèl·lules. Tot i que encara no s'ha comprès completament la seva funció fisiològica, es creu que estan involucrades en una sèrie de processos crucials, com ara la regulació del creixement cel·lular, la diferenciació, la resposta immunitària i la reparació de teixits. A més, s'ha observat que també poden tenir un paper rellevant en la patogènesi de diverses malalties.

Article de referència

Bastosa C, Roldán M, Fernández-Irigoyen J, Santamaria E, Jimenez-Mallebrera C. Proteomic i functional characterisation of extracellular vessicles de collagen VI deficient human fibroblasts reveals a role in cell motility . Sci Rep. 2023 Set 5;13(1):14622. doi: 10.1038/s41598-023-41632-1. PMID: 37670049; PMCID: PMC10480450.