I supermeri, le nanoparticelle appena scoperte e il loro ruolo nelle patologie
La scoperta dei “supermeri”, riportata su Nature Cell Biology , rappresenta un significativo progresso nella comprensione del ruolo svolto dalle vescicole extracellulari e dalle nanoparticelle nello smistamento di importanti messaggi chimici tra le cellule, sia in condizioni fisiologiche che patologiche.
Il focus del team di ricerca
Coffey, Professore di Ricerca sul Cancro e Professore di Medicina e Biologia Cellulare e dello Sviluppo, è conosciuto a livello internazionale per i suoi studi sul cancro del colon-retto. Il suo team sta attualmente valutando se il rilevamento e il targeting di nanoparticelle specifiche per il cancro nel flusso sanguigno potrebbe portare a diagnosi più precoci e a trattamenti più efficaci.
“Abbiamo identificato una serie di biomarcatori e bersagli terapeutici nel cancro e potenzialmente in una serie di altri stati patologici che sono presenti in questi supermeri”.
Robert Coffey, Professore di Ricerca sul Cancro e Professore di Medicina e Biologia Cellulare e dello Sviluppo.
Supermeri: come sono stati scoperti?
Nel 2019 Dennis Jeppesen, PhD, un ex ricercatore nel laboratorio di Coffey che ora è istruttore di ricerca in Medicina, ha utilizzato tecniche avanzate per isolare e analizzare piccole vescicole extracellulari racchiuse nella membrana chiamate “esosomi”.
Quell’anno, usando l’ultracentrifugazione ad alta velocità, un altro dei colleghi di Coffey, Qin Zhang, PhD, professore assistente di ricerca in Medicina, ha ideato un metodo semplice per isolare una nanoparticella chiamata “esomero” che manca di un rivestimento superficiale.
Nell’attuale studio Zhang ha preso il surnatante, o fluido che rimane dopo che gli esomeri sono stati trasformati in un pellet, e ha fatto ruotare il fluido più velocemente e più a lungo. Il risultato è stato un pellet di nanoparticelle isolate dal surnatante dello spin dell’esomero, che i ricercatori hanno chiamato supermeri. “Sono anche super interessanti”, ha scherzato Coffey, “perché contengono molte molecole che in precedenza si pensava fossero negli esosomi”.
Il ruolo dei supermeri nella resistenza ai farmaci contro il cancro
Per prima cosa, i supermeri trasportano la maggior parte dell’RNA extracellulare rilasciato dalle cellule e che si trova nel flusso sanguigno. Tra le altre proprietà funzionali, i supermeri derivati dal cancro possono “trasferire” la resistenza ai farmaci alle cellule tumorali, forse attraverso il carico di RNA che forniscono, hanno riferito i ricercatori.
I supermeri sono importanti portatori di TGFBI, una proteina che nei tumori consolidati promuove la progressione del tumore. Il TGFBI può quindi essere un utile marker nelle biopsie liquide per i pazienti con cancro del colon-retto.
Il ruolo nel COVID-19
I supermeri trasportano anche ACE2, un recettore sulla superficie cellulare che svolge un ruolo nelle malattie cardiovascolari ed è il bersaglio del virus COVID-19. Ciò solleva la possibilità che l’ACE2 trasportato dai supermeri possa fungere da “esca” per legare il virus e prevenire l’infezione.
Il ruolo dei supermeri nell’Alzheimer
Un’altra molecola trasportata dai supermeri potenzialmente importante è l’APP, la proteina precursore della beta-amiloide implicata nello sviluppo del morbo di Alzheimer. I supermeri possono attraversare la barriera emato-encefalica, suggerendo che la loro analisi potrebbe migliorare la diagnosi precoce o forse anche il trattamento mirato della malattia.
“L’identificazione di questa ricca pletora di molecole bioattive solleva domande interessanti sulla funzione dei supermeri e aumenta l’interesse per il potenziale di queste particelle come biomarcatori di malattie”.
Ricercatori dell’Università di Notre Dame
Zhang, Jeppesen e James Higginbotham, PhD, istruttore di ricerca in Medicina, sono i primi autori dell’articolo.
Altri coautori VUMC: Ramona Graves-Deal, Vincent Q. Trinh, MD, Marisol Ramirez, MS, Yoojin Sohn, Abigail Neininger, Nilay Taneja, PhD, Eliot McKinley, PhD, Hiroaki Niitsu, MD, PhD, Zheng Cao, MD , PhD, Rachel Evans, Sarah E. Glass, Kevin Ray, William Fissell, MD, Salisha Hill, MS, Kristie Rose, PhD, Mary Kay Washington, MD, PhD, Gregory Ayers, MS, Dylan Burnette, PhD, Jeffrey Franklin, PhD, Youngmin Lee, MD, PhD, e Qi Liu, PhD.
Il supporto alla ricerca includeva le sovvenzioni del National Institutes of Health GM125028, CA218386, CA211015, CA197570, CA236733, CA241685 e CA229123, il Nicholas Tierney GI Cancer Memorial Fund e una borsa di studio post-dottorato dell’American Heart Association.