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Le vescicole extracellulari (EV) sono un gruppo eterogeneo di vescicole strutturate a membrana rilasciate da quasi tutte le cellule, delimitate da un doppio strato lipidico, incapaci di replicarsi da sole1. Possono essere trovati in diversi biofluidi come plasma sanguigno, siero, saliva, latte materno, urina, liquido di lavaggio bronchiale, liquido amniotico, liquido cerebrospinale e ascite maligna2. Una delle funzioni principali delle vescicole extracellulari è quella di trasportare varie molecole, tra cui acidi nucleici, proteine, lipidi e carboidrati, tra una cellula donatrice e una ricevente. Ciò può avvenire attraverso vari meccanismi, come la fusione diretta della membrana, l'interazione recettore-ligando, l'endocitosi e la fagocitosi 3,4. Per questo motivo, è stato dimostrato che svolgono un ruolo importante in molti processi fisiologici e patologici, e si mostrano molto promettenti come nuovi biomarcatori di malattia, come veicoli di somministrazione di farmaci e come agenti terapeutici 5,6.
Le cellule stromali mesenchimali (MSC) sono cellule multipotenti che possono essere isolate da molti tessuti, tra cui il tessuto adiposo, la polpa dentale, il sangue del cordone ombelicale, la placenta, il liquido amniotico, la gelatina di Wharton e persino il cervello, il polmone, il timo, il pancreas, la milza, il fegato e i reni. Negli ultimi anni, hanno suscitato un notevole interesse per la medicina rigenerativa7. Le cellule staminali mesenchimali (ASC) di derivazione adiposa possono essere raccolte dal tessuto adiposo attraverso una procedura meno invasiva rispetto ad altre fonti come il midollo osseo, con conseguente riduzione dei rischi di gravi complicanze ed evitando problemi etici8.
Inoltre, il tessuto adiposo contiene una concentrazione significativamente più elevata di MSC rispetto al midollo osseo (1% rispetto a >0,01%) e ad altre fonti come il derma, la polpa dentale, il cordone ombelicale e la placenta. Le MSC sono cruciali nella rigenerazione dei tessuti e delle cellule danneggiate grazie alla loro capacità di differenziazione e alla loro secrezione di un ampio repertorio di fattori di crescita, chemochine e citochine; Questi benefici terapeutici sono attribuibili alla loro capacità di differenziazione ma anche al fatto che secernono un ampio repertorio di fattori di crescita, chemochine e citochine. Un esempio lampante è dato dal potenziale terapeutico delle MSC per le condizioni ortopediche, con il termine "Malattie muscoloscheletriche" che ha il maggior numero di studi clinici registrati nell'ambito della clinicaltrials.gov (consultato il13 maggio 2024).
Inoltre, le MSC possono anche secernere vescicole extracellulari che partecipano alla rigenerazione dei tessuti trasferendo informazioni alle cellule o ai tessuti danneggiati ed esercitano un'attività biologica simile alle cellule madri 9,10. Per questo motivo, le MSC-EV possono essere un valido sostituto della terapia cellulare per ottenere un approccio cell-free11, con due studi clinici che hanno coinvolto MSC-EV per condizioni ortopediche (NCT05261360 e NCT04998058). Tuttavia, esistono ancora diverse sfide per le applicazioni cliniche delle vescicole extracellulari. Ad esempio, ci sono alcune preoccupazioni riguardo alle tecniche di isolamento delle vescicole: la maggior parte di esse non garantisce la purezza o l'integrità delle vescicole. Inoltre, alcune tecniche di isolamento sono complesse, richiedono molto tempo e hanno una bassa ripetibilità, il che le rende inadatte all'uso clinico12.
La selezione cellulare, d'altra parte, è un metodo comunemente usato che consente l'isolamento di singole cellule da sospensioni cellulari eterogenee utilizzando specifici marcatori fluorescenti13. Può essere utilizzato per molte applicazioni e adattato a diversi tipi di campioni. Tuttavia, sebbene la selezione cellulare sia una tecnologia consolidata e ampiamente utilizzata, la selezione delle vescicole extracellulari è ancora molto impegnativa perché la maggior parte delle vescicole extracellulari è al di sotto della soglia minima di rilevamento anche per i citometri a flusso più sensibili. Ci sono alcune caratteristiche che rendono uno smistatore più adatto a questo scopo. Innanzitutto, utilizzando un sistema Jet-in-air in cui il flusso che sospende le particelle viene interrogato da laser in aria, piuttosto che all'interno di una cella di flusso; Questo sistema preserva il campione diminuendo lo stress a cui è sottoposto. Un secondo punto importante è la presenza di una barra di "oscuramento" tra il flusso e la lente di raccolta che diminuisce il rumore ottico di fondo dello strumento. Pur essendo basso, il rumore di fondo non viene completamente eliminato e costituisce un riferimento che fornisce una finestra parziale sugli eventi che rientrano sotto la soglia: è molto importante per l'analisi di eventi che si avvicinano al "limite di rilevabilità" dello strumento14. Infine, il selezionatore è dotato di un Forward Scatter (FSC) a doppio percorso con due diverse maschere che consentono una migliore discriminazione tra particelle piccole e grandi nel campione.
Sulla base di ciò, abbiamo sviluppato un protocollo volto a separare le MSC-EV marcate con carbossifluoresceina succinimidil estere (CFSE) utilizzando un selezionatore cellulare ad alta sensibilità. Per ridurre al minimo la manipolazione delle vescicole extracellulari e preservarne l'integrità e la quantità, abbiamo evitato le fasi di ultracentrifugazione durante la preparazione del campione. Inoltre, le condizioni di selezione sono state regolate per ridurre al minimo lo stress sulle vescicole, inclusa un'ulteriore ottimizzazione del nostro strumento riducendo la pressione di selezione associata alle dimensioni dell'ugello (ugello da 70 μm per una pressione di 35 psi).