Kidney fibrosis & Extracellular vesicles: harnessing their capacity as biomarkers and deciphering their functional mechanisms for therapeutic approaches

Predir o diagnosticar la fibrosi renal per reduir el rebuig crònic en trasplantaments renals continua sent un gran repte. Els mètodes actuals, com la creatinina, la proteïnúria i la taxa de filtració glomerular tenen una precisió predictiva limitada, i el diagnòstic depèn encara de biòpsies renals, que són invasives i costoses. A més a més, la manca de fàrmacs antifibròtics efectius és un obstacle addicional. Per tant, és crucial identificar biomarcadors no invasius i noves dianes terapèutiques, així com desenvolupar teràpies avançades. Les vesícules extracel·lulars d’orina (uEV), que reflecteixen l'estat fisiopatològic del sistema genitourinari, han sorgit com una font prometedora de biomarcadors i una plataforma per abordar els riscos, els costos i les limitacions de mostreig de les biòpsies renals. A més a més, les EV amb potencial immunomodulador, com les derivades de cèl·lules mesenquimals estromals (MSC-EV), s'han proposat com a teràpia avançada per a la fibrosi renal. No obstant això, la seva aplicació clínica encara s'enfronta a reptes, especialment en la millora de dirigir-les i mantenir-les al teixit diana per aconseguir efectes terapèutics efectius, eficients i duradors. En aquesta tesi hem hipotetitzat que l'anàlisi molecular de les uEV podria portar a la identificació de biomarcadors i noves dianes terapèutiques per a la fibrosi renal. Addicionalment, hem hipotetitzat que els assajos in vitro utilitzats per estudiar les funcions de les MSC-EV administrades de manera local i els glicans –que juguen un paper clau en les interaccions cèl·lula a cèl·lula–, serien crucials per entendre les interaccions EV-cèl·lules, implicades en el targeting i en les funcions de les EV. El primer objectiu d'aquesta tesi va ser identificar proteïnes en uEV implicades en la fibrosi renal que poguessin explicar els nivells elevats d'un biomarcador prèviament identificat, la vitronectina (VTN). A més, es va intentar validar el potencial de la VTN com a biomarcador no invasiu per a la fibrosi renal en una nova cohort independent de pacients trasplantats de ronyó. Els resultats van confirmar aquest potencial de la VTN i van revelar que les proteïnes sobreexpressades en el grup fibròtic estaven associades amb la via fibrinolítica i del TNF, amb els macròfags jugant un paper important en l'augment dels nivells de VTN. El segon objectiu era explorar el paper de les N-glicosilacions de les MSC-EV en la interacció de les MSC-EV amb cèl·lules endotelials, centrant-se en les seves propietats immunomoduladores i regeneratives. Així, primer es va avaluar el potencial de l'assaig de migració de gotes d'agarosa com a model in vitro per mesurar la capacitat quimiotàctica de les EV alliberades localment. Aquest mètode, juntament amb altres assajos funcionals com ara l’assaig de formació de tubs i un sistema de flux basat en xips, es van utilitzar per investigar el paper de les N-glicosilacions de les MSC-EV en la seva captura i funcions. Les troballes posen de manifest que les N-glicosilacions són crucials per a una interacció efectiva de les MSC-EV amb les cèl·lules endotelials i per a regular l'angiogènesi, la migració cel·lular, el rolling i l'extravasació. Concretament, es va trobar que els N-glicans de les EV eren essencials per a una immunomodulació efectiva dels monòcits a través de l'eix MCP-1/CCR2. En general, els resultats destaquen el potencial de la glicoenginyeria per a millorar el targeting de les EV i la seva eficàcia terapèutica. En conclusió, aquesta tesi demostra el potencial de les EV com a biomarcadors i eines terapèutiques per a la fibrosi renal. Proporciona nous coneixements sobre els mecanismes moleculars que impulsen la fibrosi renal, introdueix mètodes innovadors per avaluar la funcionalitat de les EV administrades localment i ofereix noves perspectives sobre el targeting i els mecanismes d'acció de les MSC-EV.