Mikrovezikli – nov način medcelične komunikacije

Vplivajo na metastaziranje rakastih celic
Nekateri znanstveniki menijo, da za metastaziranje niso potrebne cele celice, ampak so dovolj že mikrovezikli, ki jih oddajajo tumorske celice. Foto: MMC RTV SLO/Mojca Jež

Mikrovezikli, pogosto imenovani tudi eksosomi ali mikrodelci, so v zadnjih letih sprožili veliko zanimanja ter postajajo novo aktualno in hitro napredujoče področje raziskav tako v povezavi z rakom, imunskim sistemom kot tudi z matičnimi celicami.

Mirovezikli so delci celične membrane, veliki od 50 do 1000 nm. Za primerjavo, trombociti, ki so najmanjše "celice" (niso prave celice, ker nastanejo z razpadom večje celice, imenovane megakariocit in nimajo jedra), imajo premer med 2 in 3 μm, eritrociti okrog 7 μm in fibroblasti od 15 do 20 μm. Se pravi, da so največji mikrovezikli približno 20-krat manjši od povprečne celice.

Njihova majhnost je tudi eden izmed razlogov, zakaj so šele zdaj odkrili njihovo vlogo in pomen. Pri mnogih metodah za označitev celic so zaradi svoje majhnosti pod mejo detekcije, zato so bili dolgo spregledani. Celice, tudi in vitro v kulturi, so veliko bolj dinamične, kot si predstavljamo. Stalno se premikajo, od njih se odcepljajo vezikli, komunicirajo s sosednjimi celicami, izločajo hormone ali druge signalne molekule. Mikrovezikli se odcepljajo od vseh vrst celic in so le eden izmed načinov medcelične komunikacije. Primerjamo jih lahko z majhnimi mehurčki, ki vsebujejo različen tovor – molekule mRNA, miRNA in proteinov. Našli so jih v najrazličnejših bioloških tekočinah: v krvi, urinu, slini, solzah in drugih.

Kako nastajajo?
Poznamo tri osnovne mehanizme:
1. Eksocitoza iz multivezikularnih teles – večji vezikel nastane že v notranjosti celice in je poln manjših veziklov, ki jih celica nato sprosti v okolje. Ti so najmanjši.
2. Brstenje veziklov s celične membrane – membrana se uviha navzven in odcepi kot mehurček.
3. Apoptoza (programirana celična smrt) – celica razpade na več veziklov, ki se pozneje razgradijo. Te imenujemo apoptotska telesca. Ti so največji in vsebujejo celične organele in dele DNA.

Kakšna je njihova vloga?
Pomembni so pri različnih bioloških procesih: metastaziranju tumorjev, pri koagulaciji krvi, vnetju, razvoju matičnih celic. Vezikli iz različnih celic imajo zaradi različne zgradbe različne vloge. Npr. mikrovezikli, ki jih izločajo endotelne celice (celice, ki obdajajo notranjost žil), vsebujejo rastne dejavnike, ki pospešujejo razvoj novih krvnih žil. Mikrovezikli ki nastanejo iz nevtrofilcev, so polni citokinov, ki sodelujejo pri imunskem odzivu. Mikrovezikli, ki jih sproščajo trombociti, so pomembni pri strjevanju krvi. Vezava vezikla na tarčno celico in sproščanje vsebine v celico lahko vnese nove molekule mRNA, ki se nato prevedejo v proteine in spremenijo lastnosti prejemniške celice.

Mikrovezikli in rak
Tumorske celice oddajajo več veziklov kot navadne. Pokazali so tudi, da bolj kot so rakave celice invazivne, več mikroveziklov oddajajo. Vezikli lahko prenašajo molekule, ki vplivajo na agresivnost/mclassost celic. Po klasični teoriji naj bi metataze pri raku nastale, ko tumorske celice zaidejo v krvni obtok in se naselijo na nekem mestu, ločeno od primarnega tumorja, in tvorijo nov tumor. Odkar vemo več o mikroveziklih in komunikaciji, ki poteka preko njih, nekateri znanstveniki menijo, da za metastaziranje niso potrebne cele celice, ampak so dovolj že mikrovezikli, ki jih oddajajo tumorske celice. Ti ob zlitju z zdravimi celicami povzročijo določene spremembe in lahko sprožijo razvoj sekundarnega tumorja.

Dokazano je bilo tudi, da imajo pomembno vlogo pri napredovanju raka , ker spodbujajo razvoj novih žil in razgradnjo zunajceličnega matriksa (nosijo encime metaloproteinaze, ki razgradijo matriks) – oboje pospeši metastaziranje.


Slovarček:

mRNA (informacijska RNA) - v organimizmih se informacija iz DNA prepiše v mRNA (prepis) ta pa se prevede v protein (prevajanje).

.

miRNA (mikro RNA) - so kratke enojnovijačne molekule RNA, dolge približno 21-23 nukleotidov, ki so delno skladne z določenim delom mRNA. Zato se lahko specifično vežejo na te dele molekule mRNA, s čimer zmanjšajo njeno prepisovanje v proteine in tako nadzirajo, kateri geni v celici se bodo izrazili. Imajo mnogo funkcij - urejajo diferenciacijo, morfogenezo, rast, razvoj, apoptozo, endokrini sistem, hemopoezo, metabolizem maščob itd. Motnje v sistemu miRNA lahko privedejo do številnih bolezni, tudi raka.

.
protein
– nastajajo s prevajanjem zaporedja nukleotidov z mRNA v zaporedje aminokislin v proteinu. So molekule, ki dejansko opravljajo celične funkcije (delujejo kot encimi, rastni faktorji, hormoni, protitelesa) in gradijo celice.

Po drugi strani pa je v razvoju tudi več zdravljenj raka, ki vključujejo mikrovezikle. Ker jih lahko izoliramo iz periferne krvi in so torej enostavno dosegljivi, predstavljajo zanimive markerje za diagnostiko raka. Molekule, ki sodelujejo pri nastajanju mikroveziklov in njihovem sproščanju, bi bile lahko v prihodnosti pomembne tarče protirakavih učinkovin. Ali pa bi mirovezikle lahko uporabili kot sistem za vnos zdravilnih učinkovin (npr. miRNA) v rakave celice npr. v kombinaciji s kemoterapijo.

Lani je bila za področje mikroveziklov podeljena Nobelova nagrada.

Dr. Mojca Jež, univ. dipl. biotehnologinja


Mikrovezikli omogočajo horizontalen prenos bioaktivnih molekul - mRNA, proteinov ... - med celicami. Foto: MMC RTV SLO/Mojca Jež

Zdravje