Gli esosomi sono una modalità di comunicazione cellulare di recente scoperta. Scambiati inizialmente per scarti, potrebbero rivelarsi uno strumento promettente per diagnosi e terapie. Siamo abituati a pensare al nostro corpo come una macchina unica, dimenticandoci che è invece formato da tantissime parti. Ogni organo è composto da diversi tessuti e da tantissime cellule. Tuttavia, il numero di batteri nel nostro corpo supera quello delle nostre cellule. E questo ci fa sorgere il dubbio che potremmo non essere fatti di sogni ma di batteri. Tutte queste parti per funzionare devono comunicare tra loro. Proprio come avviene in una macchina.

La comunicazione cellulare

All’interno dei sistemi multicellulari questa comunicazione è di fondamentale importanza, affinché possano svolgersi tutti quei processi che regolano le diverse funzioni. Le cellule per comunicare tra loro utilizzano diversi meccanismi, a partire dal contatto cellula-cellula grazie alle giunzioni cellulari; tramite il rilascio di fattori di crescita, proteine, molecole-segnale e ormoni, per raggiungere anche le cellule più lontane. Un altro particolare meccanismo di comunicazione è quello che avviene a livello dei neuroni, che comunicano grazie alla trasmissione nervosa. Questa speciale comunicazione tra le cellule nervose permette di propagare l’informazione tramite segnali elettrochimici.

Gli esosomi

Negli anni ’80 è stato scoperto che le cellule hanno a disposizione anche particolari particelle extra-cellulari, gli esosomi, contenenti tantissime molecole prodotte dalle cellule: proteine, DNA e diversi tipi di RNA. Si tratta di piccolissime vescicole che trasportano molte più informazioni rispetto alle singole molecole-segnale e vengono rilasciate da diversi tipi cellulari, sia in condizioni fisiologiche sia in condizioni patologiche.

Exosome

Com’è fatto un esosoma (Foto di Genetics Unzipped)

All’interno e all’esterno delle cellule c’è un intenso traffico di particelle, molecole e tantissimi altri segnali specifici; questo traffico è presente anche all’interno dei fluidi corporei, dove sono stati ritrovati anche gli esosomi, riuscendo a comunicare in questo modo anche con cellule più distanti. Questa comunicazione permette lo svolgimento di tutte le attività intra-cellulari ed extra-cellulari. Rende possibili processi complessi come il metabolismo, la crescita, l’omeostasi e la risposta immunitaria. Difetti nella comunicazione tra le cellule, e all’interno della cellula stessa, portano a disequilibri in tutti questi processi che devono essere strettamente regolati. Questi disequilibri possono favorire lo sviluppo del cancro o di malattie autoimmuni.

Il rilascio di queste vescicole lipoproteiche è stato osservato negli animali, nelle piante ed è stato scoperto anche nei batteri. Ipotizzando che possano anche amplificare o favorire i meccanismi utilizzati dai microrganismi patogeni. Nonostante non sia una facile impresa riconoscere queste particelle all’interno dei campioni, le tecniche per poterli separare e individuare sono in continua evoluzione.

La scoperta degli esosomi

Gli esosomi sono veri e propri messaggeri cellulari. Scambiati inizialmente come forma di detossificazione, utilizzata dalla cellula per eliminare eventuali scarti. Furono scoperti dalla ricercatrice Rose Mamelak Johnstone nel 1983, mentre studiava l’ingresso del ferro all’interno dei globuli rossi in fase di maturazione. Ella verificò la loro espulsione dalla membrana plasmatica dei reticolociti maturi di pecora (cellule precursori dei globuli rossi).

Fotografia al microscopio elettronico degli esosomi che lasciano il reticolocita, da un articolo del 1985 di Rose Johnstone e diversi coautori. (Rockefeller University Press)

Gli esosomi sono strutture di forma sferoidale o ovoidale, di 50-150 nanometri di diametro. Si formano all’interno della cellula e fungono da veicolo per trasportare proteine, lipidi e acidi nucleici da una cellula all’altra; ovvero per trasmettere dei messaggi alle altre cellule. Sono circondati da una membrana con un doppio strato fosfolipidico, in cui sono interposte proteine di superficie.

Si formano a partire da corpi multivescicolari, che derivano dall’apparato del Golgi, e a loro volta si fondono con la membrana plasmatica, da cui verranno espulsi gli esosomi. Questi attraversano i fluidi corporei, infatti sono presenti nel sangue, nelle urine e nella saliva, nel latte materno, nel liquido amniotico, nello sperma e nel liquido cerebrospinale.

Possibili utilizzi per diagnosi e terapie

Vista la loro presenza abbastanza diffusa all’interno del nostro organismo, è stato proposto un loro possibile utilizzo a scopo diagnostico, sfruttando gli esosomi come biomarker per diverse malattie. Non solo per il loro coinvolgimento nelle diverse funzioni fisiologiche ma anche per il loro contenuto molecolare, caratteristico delle cellule da cui deriva e che risulta anche ben protetto dal doppio strato fosfolipidico.

Considerato l’enorme potenziale di queste particelle, vengono indagati anche i loro possibili utilizzi in terapia. Con l’obiettivo di contrastare sintomi di malattie neurodegenerative, malattie autoimmuni, malattie epatiche e sviluppare approcci innovativi nella terapia contro il cancro. Per esempio, sfruttando questi messaggeri cellulari come drug delivery per trasportare farmaci o composti terapeutici come miRNA, siRNA e agenti chemioterapici alle cellule-bersaglio, così da migliorare l’efficacia della terapia e ridurne la tossicità per le altre cellule.

Roberta Galasso

FONTI:

CREDITI IMMAGINI:

  • https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39360
  • Genetics Unzipped
  • Rockefeller University Press