Papel de los exosomas en la angiogénesis, revascularización y respuesta inmune / Role of exosomes in angiogenesis, revascularization and immune response

Introducción: Los exosomas son vesículas extracelulares de tamaño nanométrico, que se generan cuando los endosomas multivesiculares se fusionan con la membrana plasmática y el contenido de las vesículas intraluminales se libera en el espacio extracelular. Son producidos por casi todos los tipos de células, en condiciones fisiológicas y patológicas. Transportan proteínas, lípidos y ácido ribonucleico (ARN) no codificante, desde la célula madre hasta la célula receptora, estos son considerados un punto clave en la regeneración de tejidos, lo que se ha demostrado en una serie de estudios, con diferentes tejidos corporales, como piel, cartílago, pancreático y tejidos cardiovasculares. Objetivo: Explicar los aspectos generales y posibles usos de los exosomas en el campo médico. Métodos: Se realizó una búsqueda de información mediante consulta en las bases de datos SciELO PubMed, Science Direct y Lilacs, en los idiomas español e inglés, con diferentes combinaciones de palabras claves y términos MESH como: exosomes, neovascularization, wound healing, immunity, micro RNA, immunology, therapy, classification. Se efectuó un análisis y resumen de la información revisada. Conclusiones: En la actualidad, los exosomas se han convertido en objeto de investigación para diversos tratamientos, medicamentos y uso como marcadores moleculares. Se destacan en terapias contra el cáncer, la inmunomodulación, la estimulación o supresión de la angiogénesis, regeneración cutánea, cicatrización y curación de heridas; por lo que de forma general resultan prometedores en el ámbito de las ciencias médicas(AU)

Introduction: Exosomes are nano-sized extracellular vesicles, which are generated when multivesicular endosomes fuse with the plasma membrane and the content of intraluminal vesicles released into the extracellular space. Are produced by almost all types of cells, under physiological and pathological conditions and they transport proteins, lipids and non-coding RNA (ribonucleic acid), from the stem cell to the recipient cell, these are considered a key point in tissue regeneration, which has been shown in a series of studies, with different body tissues, such as skin, cartilage, pancreatic and cardiovascular tissues. Objective: To explain the general aspects and possible uses of exosomes in the medical field. Methods: A search for information was carried out by consulting the Scielo, PubMed, ScienceDirect and Lilacs databases, in Spanish and English, with different combinations of keywords and MESH terms such as: exosomes, neovascularization, wound healing, immunity, microRNA, immunology, therapy, classification. Then, an analysis and summary of the reviewed information was carried out. Conclusions: Currently, exosomes have become the object of research for various treatments, drugs, and their use as molecular markers. They stand out in cancer therapies, immunomodulation, stimulation or suppression of angiogenesis, skin regeneration, and wound healing, which is why they are generally promising in the field of medical sciences(AU)

Exosomes and cystic echinococcosis: systematic review / Exosomas y equinococosis quística: revisión sistemática

SUMMARY: Exosomes are small and single-membrane secreted organelles, up to 200 nm in diameter that have the same topology as the cell, but are enriched in proteins, nucleic acids, lipids, and glycoconjugates. It can be found in any type of body fluids such as plasma, urine, saliva, sperm, bile, etc. On the other hand, cystic Echinococcosis (CE) has been studied from different points of view, among others, from genomics and proteomics, and the presence of CE exosomes in humans and other intermediate hosts has been reported in very few articles. The aim of this review was to report the evidence available regarding exosomes and CE. Systematic review. Data sources: Trip Database, SciELO, WoS, MEDLINE, EMBASE and SCOPUS. Eligibility criteria: Studies related to CEin any type of host and state of the parasite, without language restriction, published between 1966-2021. Variables: Year of publication, geographical origin, species isolated, location of exosomes. Forty-two studies were initially identified. After scrutinizing titles and abstracts, checking duplications and in-depth analysis of the studies selected, 12 articles including human, bovine, sheep, dog samples were also included. All were case reports or case series. The highest proportion of articles was published between 2019 and 2021 (58.3 %). Publications were predominantly from China (58.3 %). Evidence about exosomes and CE is scarce and reduced range of articles and cases.

RESUMEN: Los exosomas son orgánulos pequeños y secretados por una sola membrana, de hasta 200 nm de diámetro que tienen la misma topología que la célula, pero están enriquecidos en proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y glicoconjugados. Se puede encontrar en cualquier tipo de fluidos corporales como plasma, orina, saliva, esperma, bilis, etc. Por otro lado, la equinococosis quística (CE) ha sido estudiada desde diferentes puntos de vista, entre otros, desde la genómica y proteómica, y la presencia de exosomas de CE en humanos y otros huéspedes intermediarios se ha informado en muy pocos artículos. El objetivo de esta revisión fue informar la evidencia disponible con respecto a los exosomas y la CE. Revisión sistemática. Fuentes de datos: Trip Database, SciELO, WoS, MEDLINE, EMBASE y SCOPUS. Criterios de elegibilidad: Estudios relacionados con la EC en cualquier tipo de hospedador y estado del parásito, sin restricción de idioma, publicados entre 1966-2021. Variables: año de publicación, origen geográfico, especie aislada, ubicación de exosomas. Se identificaron inicialmente 42 estudios. Después de examinar los títulos y resúmenes, verificar las duplicaciones y analizar en profundidad los estudios seleccionados, se incluyeron 12 artículos que incluían muestras de humanos, bovinos, ovinos y caninos. Todos fueron informes de casos o series de casos. La mayor proporción de artículos se publicó entre 2019 y 2021 (58,3 %). Las publicaciones fueron predominantemente de China (58,3 %). La evidencia sobre exosomas y CE es escasa y la gama de artículos y casos es reducida.

Retos y oportunidades en el estudio de vesículas extracelulares: contexto institucional a nivel mundial y situación actual en Colombia / Challenges and opportunities in the study of extracellular vesicles: Global institutional context and national state of the art

Resumen En la última década se ha incrementado el número de estudios y publicaciones sobre las vesículas extracelulares y los exosomas. En Colombia, ha habido interés y avances en su estudio, lo que se evidencia en el aumento de publicaciones y proyectos de investigación. Sin embargo, este es un campo de investigación aún en desarrollo, con desafíos analíticos y limitaciones técnicas, por lo cual, en el planteamiento de los proyectos de investigación y desarrollo, es necesario considerar cuál es el estado del campo científico a nivel mundial en cuanto a la nomenclatura y la clasificación de las vesículas extracelulares, las técnicas, recursos, requisitos y especificaciones de calidad y las instituciones que regulan el campo. La respuesta a esta pregunta permitirá desarrollar estudios que cumplan con los estándares internacionales, y las exigencias y recomendaciones institucionales. Sin embargo, la información científica disponible se encuentra dispersa y no todos los aspectos son tratados a cabalidad. En este actualización se condensa la información disponible y se presentan los términos oficiales para denominar las vesículas extracelulares y la nomenclatura aceptada actualmente, así como la evolución del campo, la homogenización de los parámetros experimentales, el establecimiento de autoridades científicas, instituciones y recursos, y las recomendaciones que se han generado a nivel mundial para el desarrollo de investigaciones en vesículas extracelulares, incluidos su aislamiento, caracterización y estudio funcional. Por último, se analiza el contexto nacional de una forma crítica, teniendo en cuenta las fortalezas institucionales, los errores usualmente cometidos, y las técnicas y tecnologías analíticas disponibles.

Abstract In the last decade, the number of studies and publications on extracellular vesicles (EV) and exosomes has boomed. Colombia has displayed interest and progress in their study as shown in the increase of research project publications and products. However, this research field is still developing and has its own analytical challenges and technical limitations. For planning research projects and developing EV studies it is necessary to consider what is the state of the scientific field worldwide concerning EV nomenclature and classification, available techniques, resources, requirements and quality specifications, and the institutions that regulate the field. Answering this question will elicit EV studies that comply with international standards and respond to institutional demands and recommendations. However, the scientific information available is scattered and not all the aspects are considered in full. In this update, the available information is condensed and the official terms and currently defined nomenclature is presented, as well as the evolution of the field, the homogenization of the experimental parameters, the establishment of scientific authorities, institutions, and resources, and the recommendations generated worldwide for their development and research including their isolation, characterization, and functional studies. Finally, I analyzed the national context in a critical way, considering institutional strengths, common mistakes, and available analytical techniques and technologies.

Trascendencia de los exosomas en la cardiología: heraldos de la cardioprotección / Significance of exosomes in cardiology: heralds of cardioprotection

Resumen Los exosomas tienen un papel clave en la comunicación intercelular. Debido a sus múltiples interacciones, estas estructuras cumplen con el papel de «mensajeros¼ de forma dinámica, transportando su contenido a células blanco específicas y generando nuevas señales celulares. En este artículo se describen algunas de las proteínas, lípidos y ácidos nucleicos que son transportados por estas vesículas y que se han relacionado con cardioprotección, con la finalidad de proporcionar información y generar interés sobre la relevancia de los exosomas como posibles blancos diagnósticos y terapéuticos.

Abstract Exosomes have a key role in intercellular communication. Due to their multiple interactions, these structures fulfill the role of “messengers” in a dynamic way, transporting their content to target-specific cells and generating new cellular signals. This article describes some of the proteins, lipids and nucleic acids that are transported by these vesicles and that have been related to cardioprotection, in order to provide information and generate interest in the relevance of exosomes as possible diagnostic and therapeutic targets.

Exosomas: terapia celular regenerativa libre de células / Exosomes: "cell-free" regenerative cell therapy

La terapia celular basada en células mesenquimales/estromales se aplica ampliamente en la medicina moderna, aun cuando no todos los mecanismos de supervivencia y diferenciación están identificados. Sin embargo, hace pocos años se comenzaron a encontrar elementos extracelulares que generan nuevos paradigmas. En el presente trabajo se explican las principales características y funciones atribuidas a los exosomas, nanopartículas constituidas por microvesículas secretadas por las células con efecto en la matriz extracelular, y su repercusión como alternativa hacia una medicina regenerativa libre de células. Estas estructuras participan de forma notoria y crucial en la comunicación intercelular, lo que ha supuesto un cambio en el concepto de las funciones y el papel que desempeñan estas vesículas en los organismos vivos, en particular en la restauración de tejidos dañados y la respuesta inflamatoria e inmunológica. Se comentan algunos ejemplos de la repercusión biotecnológica de los exosomas en empresas y el mercado biofarmaceútico(AU)

Mesenchymal/stromal cell ;based therapy is widely applied in modern medicine, even though not all survival and differentiation mechanisms are identified. However, a few years ago, extracellular elements began to be found that generate new paradigms. The present work explains the main characteristics and functions attributed to exosomes, nanoparticles made up of microvesicles secreted by with an effect on the extracellular matrix, and their impact as an alternative towards cell-free regenerative medicine. These structures participate, notoriously and critically, in intercellular communication, which has led to a change in the concept of the functions and role that these vesicles play within living organisms, particularly in the restoration of damaged tissues and the inflammatory and immunological response. Some examples of the exosomes' biotechnological impact on companies and the biopharmaceutical market are discussed(AU)

Exosomas placentarios y preeclampsia / Placental exosomes and preeclampsia

El éxito del embarazo se asocia con una correcta placentación, esencial para el crecimiento y desarrollo del feto. El sincitiotrofoblasto en el embarazo normal produce y secreta una variedad de elementos necesarios para lograr este objetivo, entre ellos, los exosomas placentarios. Estos llevan proteínas citoplasmáticas y ligadas a la membrana y ácidos nucleicos que pueden reprogramar a las células receptoras. Dependiendo de sus interacciones con el sistema inmune pueden dividirse en inmuno-estimulantes o inmuno-supresores. La producción y secreción de exosomas placentarios inmunosupresores provoca un efecto protector en la unidad feto-placentaria. Aquellos aislados del plasma materno son activos in vitro y se incorporan a las células diana por endocitosis. Su efecto está regulado por factores que incluyen tensión de oxígeno y se correlaciona con la perfusión placentaria. La preeclampsia es un síndrome caracterizado una disminución del flujo sanguíneo útero-placentario asociado a una invasión trofoblástica alterada que puede conducir a hipoxia placentaria y disfunción endotelial, liberando materiales nocivos en la circulación, lo que ocasiona daños en la función endotelial. Se han reportado cambios en la liberación, concentración en plasma materno, composición y actividad de exosomas placentarios en asociación con la preeclampsia. En esta revisión se analiza el origen de los exosomas placentarios y cómo podrían estar involucrados en la fisiopatología de la preeclampsia.

The success of pregnancy is associated with a correct placentation that is essential for the growth and development of the fetus. In a normal pregnancy, the syncytiotrophoblast produces and secretes a variety of elements necessary to achieve this goal, among them placental exosomes. These carry cytoplasmic and membrane-bound proteins and nucleic acids that can reprogram the receptor cells. Depending on their interactions with the immune system, they can be divided into immunostimulants or immunosuppressants. The production and secretion of immunosuppressive placental exosomes causes a protective effect on the fetal­placental unit. Those isolated from maternal plasma are active in vitro and are incorporated into the target cells by endocytosis. Their effect, regulated by factors that include oxygen tension, correlates with placental perfusion. Preeclampsia is a syndrome characterized by a decrease in uteroplacental blood flow associated with an altered trophoblastic invasion that can lead to placental hypoxia and endothelial dysfunction, releasing harmful materials into the circulation and causing damage to endothelial function. Reports have associated changes in the release, concentration in maternal plasma, composition, and activity of placental exosomes with preeclampsia. In this review, we analyze the origin of placental exosomes and how they might be involved in the pathophysiology of preeclampsia.

Aislamiento y caracterización celular de exosomas de plasma para su uso como biomarcadores de diagnóstico / Isolation and cellular characterization of exosomes from plasma for their use as diagnostic biomarkers / Purificação e caracterização celular de exossomos para seu uso como biomarcadores de diagnóstico

Los exosomas son vesículas membranosas extracelulares esenciales en la comunicación intercelular a larga distancia, viajan en los fluidos corporales y entregan mensajes moleculares dirigidos a la mayoría de las células de todo el organismo. La liberación de mensajes vía exosomas ocurre en forma de ADN, ARN o proteínas; dicha liberación se ha asociado a diferentes condiciones fisiológicas normales y patológicas, como el cáncer. Por lo anterior, el aislamiento eficiente y caracterización celular de exosomas de plasma es clave para su uso como biomarcadores no invasivos de diversas enfermedades. En el presente estudio se purificaron exosomas a partir de muestras clínicas de plasmas de pacientes previamente diagnosticados con retinoblastoma y de individuos sanos como control. Los exosomas recuperados fueron caracterizados a nivel celular por microscopia electrónica de transmisión empleando una técnica de criogenia. Para demostrar la correcta purificación de exosomas se confirmó la presencia de las proteínas transmembranales CD63 y CD81 mediante immunoblot. Adicionalmente de los exosomas purificados, se identificaron ARNs pequeños no codificantes llamados microARNs. En general, se describe la purificación y caracterización celular de exosomas obtenidos de plasma humano para su potencial uso como biomarcadores.

Exosomes are small extracellular vesicles essential in intercellular communication; they act as vehicles of broad scope. They are travelling in body fluids and delivering molecular messages to cells in the organism. Messages released by exosomes like DNA, RNA and proteins are associated with different pathological conditions including cancer. Therefore, the efficient isolation and cellular characterization of exosomes from plasma is essential to use them as biomarkers in many diseases. Here, exosomes were purified from patients diagnosed with pediatric cancer and healthy individuals as control. The exosomes recovered were characterized using cryogenic transmission electron microscopy. Moreover, the presence of CD63 and CD81 transmembrane proteins was confirmed using Western blot. Besides, miRNAs presence was identified from exosomes. This work describes a complete technique to isolate and characterize exosomes from human plasma, recognizing their potential as biomarkers.

Os exossomos são vesículas membranosas extracelulares essenciais na comunicação intercelular de longa distância; eles viajam em fluidos corporais e entregam mensagens moleculares dirigidas à maioria das células de todo o organismo. A liberação de mensagens através dos exossomos ocorre em forma de DNA, RNA ou proteínas; essa liberação foi associada a diferentes condições fisiológicas normais e patológicas, tais como o câncer. Por tudo isso, o eficiente isolamento e caracterização celular de exossomos de plasma é chave para sua utilização como biomarcadores não invasivos de várias doenças. No presente estudo, exossomos foram purificados a partir de amostras clínicas de plasmas de pacientes que tinham sido diagnosticados previamente com retinoblastoma e de indivíduos saudáveis como controle. Os exossomos recuperados foram caracterizados a nível celular por microscopia eletrônica de transmissão usando uma técnica de criogenia. Para demonstrar a correta purificação dos exossomos, foi confirmada a presença de proteínas transmembranares CD63 e CD81 usando inmunoblot. Além dos exossomos purificados foram identificados ARNs não codificantes pequenos chamados microARNs. Em geral os métodos de purificação e caracterização celular de exossomos obtidos de plasma humano são descritos por seu potencial utilização como biomarcadores.

Efecto terapéutico de los exosomas en el ACV isquémico en animales de experimentación / Therapeutic effect of exosomes on ischemic stroke in experimental animals

La posibilidad de que los exosomas funcionen como una nueva forma de comunicación intercelular para establecer y mantener circuitos cerebrales está comenzando a ser explorada. Los exosomas son liberados desde células e interactúan con otras células receptoras para mediar cambios fisiológicos. Todas las células cerebrales liberan exosomas incluyendo las celulas madre neuronales, las neuronas, astrocitos, microglia, oligodendrocitos y las celulas endoteliales. El objetivo de esta revisión es reunir evidencia actualizada sobre las funciones de protección, antiinflamación y regeneración de los exosomas en el ataque cerebrovascular (ACV) isquémico en ratas. Se realizó una búsqueda sistemática de la literatura sensible y específica en base de datos Medline, EMBASE, Web of Science, Scopus, TRIP database, SciELO y LILACS con términos libres y meSH. Los exosomas generados de CSMs pueden ser utilizados para el tratamiento del ACV. Los exosomas de oligodendrocitos también ejercen una variedad de efectos sobre las neuronas receptoras e influencian un amplio espectro de la fisiología neuronal. En conjunto estos resultados sugieren que los exosomas de las CSMs mediados con miR-133b se transfieren a astrocitos y neuronas, las que regulan la expresión génica, beneficiando tanto la remodelación de neuritas, como la recuperación funcional despues de un ACV. Sería importante en el futuro desarrollar métodos para cuantificar y caracterizar los exosomas en el cerebro con isquemia. Esto permitiría correlacionar entre la cantidad de exosomas en el cerebro y la recuperación funcional entregando información sobre sus mecanismos de acción.

The possibility that exosomes function as a new form of inter cellular communication to establish and maintain brain circuits is beginning to be investigated. Exosomes are released from cells and interact with other receptor cells to mediate physiological changes. All brain cells release exosomes including neural stem cells, neurons, astrocytes, microglia, oligodendrocytes and endothelial cells. The aim of this review is to gather current evidence on the protective, anti-inflammatory and regenerative functions of exosomes in ischemic stroke in rats. A systematic search of sensitive and specific literature was carried out in the following database search engines: Medline, EMBASE, Web of Science, Scopus, TRIP database, SciELO and LILACS with free and MeSH terms data. MSC generated exosomes can be used in the treatment of stroke. Oligodendrocyte exosomes also exert a variety of effects on receptor neurons and influence a wide spectrum of neuronal physiology. Together these results suggest that MSC exosome-mediated transfer of miR-133b to astrocytes and neurons, thus regulating gene expression, benefiting both neurite remodeling, such as functional recovery following a stroke. It would be important in the future to develop methods to quantify and characterize exosomes in brain ischemia. This would allow correlation between the amount of exosomes in the brain and functional recovery providing information relevant to its action mechanisms.