Em um mundo pós-pandemia, estamos acostumados a enviar e receber encomendas, receber mantimentos e itens à nossa porta, enviar mensagens e itens para entes queridos que não podemos ver. Estamos acostumados a enviar e receber muitos pacotes minúsculos, mas você sabia que o melhor sistema de pacotes do mundo pode ser encontrado em nosso próprio corpo?
Dan Lark, Ph.D., professor assistente no Departamento de Saúde e Ciência do Exercício da Universidade Estadual do Colorado e investigador principal do Laboratório de Regulação Extracelular do Metabolismo, está trabalhando com Zackary Valenti, estudante de doutorado em Bioenergética Humana Ph.D do departamento. programa, para estudar as principais maneiras pelas quais as células se comunicam umas com as outras.

Em todo corpo humano, as células enviam e recebem itens constantemente, aceitando os nutrientes necessários e enviando os resíduos usando vesículas extracelulares, pequenas cápsulas feitas de uma bicamada lipídica que brota da primeira célula e viaja até a célula receptora, que a recebe e reabsorve a pacote de mercadorias enviado das outras células. Quase todas as células podem criar vesículas extracelulares, e há várias maneiras pelas quais nossos corpos usam essas células para se comunicar, repor nutrientes ou eliminar resíduos, além de desempenhar papéis importantes nos processos de respostas imunes e coagulação, entre outras respostas celulares.

Embora saibamos que as vesículas extracelulares desempenham papéis-chave na comunicação celular e em muitos processos corporais importantes, ainda existem muitas dúvidas sobre como e quando as vesículas extracelulares operam, o que pode ser biomarcador crítico para doenças. Essas perguntas são exatamente o que Lark, Valenti e a equipe de pesquisa do Laboratório de Regulação Extracelular do Metabolismo querem responder.

Valenti, juntamente com uma equipe de pesquisadores, analisou como essas vesículas extracelulares são secretadas por diferentes tipos de tecidos, especificamente tecido muscular esquelético e tecido adiposo branco, para ver se essas vesículas podem ser detectadas no sangue, uma área do campo que tem recebeu pesquisas mínimas no passado. Financiado pela American Heart Association, o trabalho teve como objetivo verificar se o tecido esquelético naturalmente secretava mais vesículas do que o tecido adiposo e teve como objetivo definir a origem e a abundância dessas vesículas para que pudessem ser usadas como biomarcadores e potencialmente levar a terapias de engenharia para pacientes.

As vesículas podem ser a chave para o futuro da medicina direcionada

Assim como o sistema postal, as vesículas em seu corpo são pequenos pacotes, entregando RNA, DNA, lipídios, proteínas e outros materiais celulares entre as células, tanto próximas quanto distantes da célula da qual a vesícula se originou, viajando através de biofluidos no corpo para chegar ao seu destino.

As vesículas são conhecidas por desempenharem papéis-chave nas respostas imunes e de reparo, portanto, os pesquisadores estão interessados ​​em suas habilidades, pois podem ser uma maneira potencial de fornecer futuros tratamentos direcionados de célula a célula dentro do corpo, transportando medicamentos ou tratamentos de engenharia para alvos muito específicos. regiões, ou redirecionar naturalmente as vesículas existentes para desencadear respostas imunes naturais quando os corpos das pessoas não estão produzindo as respostas corretas por conta própria.

O potencial deste campo para terapias é grande, então os pesquisadores estão muito interessados ​​em determinar como e por que as vesículas funcionam e se comunicam, e quando e como elas são feitas, para que possamos melhor rastreá-las e predizê-las como biomarcadores para alertar sobre possíveis lesões e doenças, bem como podem ser usados ​​em conjunto com terapias existentes, ou mesmo levar à criação de novas terapias direcionadas.

Lark e sua equipe de pesquisa têm um interesse particular em aprender como funcionam as vesículas extracelulares e como aproveitá-las para futuras terapias.

"Nosso laboratório está interessado em entender como as células, tecidos e órgãos se comunicam", diz Lark. "Estudamos pequenas partículas derivadas de células chamadas vesículas extracelulares, que podem ser liberadas de qualquer célula do corpo e têm sido implicadas em câncer, doenças metabólicas e cardiovasculares. Estudamos como, quando e por que os EVs são liberados do músculo esquelético durante exercício ou em resposta a diferentes dietas. Nosso objetivo de longo prazo é identificar terapias baseadas em EV para prevenir e/ou tratar doenças metabólicas."

Lark, Valenti e outros são coautores de um novo artigo sobre as secreções de vesículas extracelulares publicado no American Journal of Physiology–Cell Physiology , lançado em fevereiro de 2022.

Iluminando a produção de vesículas

Para poder usar essas ferramentas biológicas para o futuro da medicina, cientistas e pesquisadores buscam entender melhor como elas funcionam e preencher as lacunas em nossa compreensão de como funcionam naturalmente antes de procurar maneiras de usá-las para tratamentos.

"Existem vários fatores que determinam como um determinado tipo de célula contribuirá para a abundância de vesículas extracelulares (EV) circulantes, incluindo massa de tecido, capacidade de secreção de tecido EV, acesso de EV à circulação e eliminação de EV", explicaram Valenti e sua equipe de pesquisa. em seu artigo recém-lançado, "Secreção de vesícula extracelular em vesículas extracelulares de miofibra de músculo esquelético dependentes de tecido ex vivo e atingem a circulação in vivo".

"Nenhum desses fatores foi bem definido, enfatizando a necessidade de abordagens direcionadas e novas metodologias", disse ele. “O tecido muscular esquelético e o tecido adiposo branco são, em massa, dois dos maiores tecidos do corpo e, portanto, seriam os principais contribuintes para a abundância circulante de EV”.

Ao estudar os níveis de EVs secretados de ambos os tecidos e rotular fluorescentemente os EVs do músculo, eles foram capazes de determinar os níveis e as origens dos EVs sendo excretados dos diferentes tecidos, permitindo que a equipe começasse a estabelecer uma base para pesquisas futuras. Estudos futuros podem agora examinar se o músculo esquelético libera EVs em resposta a estresses naturais, como exercícios, e sua influência em outros sistemas orgânicos.