PvREX (Plasmodium vivax y Exosoma)

Más allá de la COVID-19, las enfermedades infecciosas causadas por virus, bacterias, hongos y parásitos comportan la muerte de más de 17 millones de personas al año, y esta carga se ve agravada por la transmisión asintomática de los patógenos. Las enfermedades parasitarias suponen una enorme amenaza para la salud de miles de millones de personas en todo el mundo. Se calcula que unas 400 especies de parásitos infectan al ser humano, de las cuales unas 90 son responsables de una morbilidad y mortalidad significativas. Lamentablemente estas infecciones suelen ser endémicas de regiones pobres y se les presta poca atención.

El protozoo Plasmodium vivax, con la mayoría de los casos en Asia y América, comporta 7 millones de casos clínicos anuales, más de 2.500 millones de personas están en riesgo riesgo de infección y la carga económica mundial estimada es va de los 1.000 a los 4.000 millones de euros.

Cabe destacar que en los países de baja endemia centrados en la eliminación de la malaria vivax (infección por P. vivax), se observa un aumento de infecciones asintomáticas que pueden transmitirse a mosquitos. De hecho, durante las infecciones crónicas, se ha estimado que cerca del 70-90% de las infecciones por P. vivax son submicroscópicas y asintomáticas. Así pues, la carga mundial de esta especie está sin duda subestimada.

Además, los expertos coinciden en que P. vivax será la última especie de parásito de la malaria humana en ser eliminada debido a su biología distintiva, incluyendo:

• Parásitos latentes actualmente indetectables en el hígado, llamados hipnozoitos, que al reactivarse pueden causar recaídas clínicas manteniendo la transmisión y parasitemias recurrentes que pueden favorecer la transmisión.
• Aparición de gametocitos antes del inicio de los síntomas clínicos, transmitiéndose así a los mosquitos antes del tratamiento.
• Hasta el 98% de la biomasa total del parásito durante infecciones crónicas asintomáticas son infecciones crípticas encontradas predominantemente en el bazo, con un pequeño porcentaje también encontrado en la médula ósea.

La gravedad de la malaria vivax está ahora bien reconocida a pesar de la baja parasitemia en sangre periférica. Sin embargo, los mecanismos patogénicos subyacentes de la malaria vivax siguen en gran medida sin resolverse. Así pues, la eliminación del P. vivax requiere un renovado énfasis en la comprensión de la biología y la patogénesis de esta enfermedad infecciosa desatendida.

La importancia de los exosomas en la malaria vivax

Las vesículas extracelulares (VE) son agentes clave implicados en la comunicación intercelular sin contacto celular directo. Las VE son pequeñas vesículas unidas a la membrana que se clasifican generalmente en dos tipos principales, exosomas y microvesículas, en función de su tamaño, biogénesis y composición. Los exosomas son VE de origen endocítico secretadas por todas las células eucariotas y están presentes en prácticamente todos los fluidos biológicos. Estas nanovesículas descritas inicialmente a partir de reticulocitos, la célula huésped de P. vivax, son reconocidas actualmente por su notable papel en la comunicación intercelular en condiciones normales y patológicas, incluidas las enfermedades parasitarias. Sin embargo, aún no se había establecido un vínculo directo entre las VE circulantes procedentes de infecciones naturales por parásitos de la malaria humana y los mecanismos de comprensión de la patología.

Mientras investigábamos las funciones fisiológicas de las VE in vivo, aislamos y caracterizamos VE directamente del plasma de pacientes con P. vivax y demostramos que señalizaban específicamente a los fibroblastos del bazo humano, facilitando la citoadherencia del parásito. Con estos descubrimientos en la mano, lo siguiente es definir información precisa y exacta sobre las células, los receptores de ligandos y las vías de señalización dentro del complejo entorno in vivo de los tejidos del huésped durante la infección natural.

La hipótesis general de nuestro laboratorio es demostrar que las VE, en concreto los exosomas derivados de reticulocitos, de las infecciones por P. vivax median los defectos de la médula ósea en la eritropoyesis y la eritropoyesis extramedular del bazo facilitando infecciones crípticas probablemente responsables de la transmisión asintomática. Además, que las VE permitirán descubrir nuevos antígenos para la vacunación y biomarcadores de infecciones asintomáticas en enfermedades parasitarias.

Objetivos

El Grupo de Investigación sobre Plasmodium vivax y Exosomas se dedica al estudio de la malaria humana causada por Plasmodium vivax y de las vesículas extracelulares como nuevos comunicadores intercelulares, vacunas y herramientas de diagnóstico en malaria y otras enfermedades tropicales desatendidas. 

Nuestra investigación se centra en aspectos tanto fundamentales como traslacionales para comprender las interacciones huésped-parásito con el objetivo último de contribuir al control y eventual eliminación de las enfermedades relacionadas con la pobreza.  

Líneas de investigación

• Vesículas extracelulares circulantes en infecciones naturales como nuevos comunicadores intercelulares en malaria.
• Papel del bazo y la médula ósea durante las infecciones crónicas asintomáticas de P. vivax.
• Uso de enfoques OMICOs e implementación de P. knowlesi, modelos de ratón humanizados y órganos en chip para estudiar P. vivax.
• Descubrimiento de nuevos biomarcadores de infecciones asintomáticas en enfermedades parasitarias asociadas con vesículas extracelulares y desarrollo de dispositivos POC para su validación.

Publicaciones recientes

• Guidelines for the purification and characterization of extracellular vesicles of parasites Fernandez-Becerra C, Xander P,  Alfandari D, Dong G, Aparici-Herraiz I, et al., 2023, "Guidelines for the purification and characterization of extracellular vesicles of parasites", Journal of Extracellular biology, 2, 10. https://doi.org/10.1002/jex2.117
• Gualdrón-López M, Díaz-Varela M, Zanghi G, Aparici-Herraiz I, Steel RWJ, et al., 2022. Mass Spectrometry Identification of Biomarkers in Extracellular Vesicles From Plasmodium vivax Liver Hypnozoite Infections. Mol Cell Proteomics. 21 (10):100406. doi: 10.1016/j.mcpro.2022.100406.
• Aparici Herraiz I, Caires HR, Castillo-Fernández Ó, Sima N, Méndez-Mora L, et al.,  2022. Advancing Key Gaps in the Knowledge of Plasmodium vivax Cryptic Infections Using Humanized Mouse Models and Organs-on-Chips. Front Cell Infect Microbiol. 12:920204. doi: 10.3389/fcimb.2022.920204
• Brito MAM, Baro B, Raiol TC, Ayllon-Hermida A, Safe IP, et al., 2022. Morphological and Transcriptional Changes in Human Bone Marrow During Natural Plasmodium vivax Malaria Infections. J Infect Dis. 225(7):1274-1283. doi: 10.1093/infdis/jiaa177.
• Kho S, Qotrunnada L, Leonardo L, Andries B, Wardani PAI, et al., 2021. Evaluation of splenic accumulation and colocalization of immature reticulocytes and Plasmodium vivax in asymptomatic malaria: A prospective human splenectomy study. PLoS Med. 18(5):e1003632. doi: 10.1371/journal.pmed.1003632.
• Toda H, Diaz-Varela M, Segui-Barber J, Roobsoong W, Baro B, et al., 2020. Plasma-derived extracellular vesicles from Plasmodium vivax patients signal spleen fibroblasts via NF-kB facilitating parasite cytoadherence. Nat Commun. 11(1):2761. doi:10.1038/s41467-020-16337-y
• Fernandez-Becerra C, Bernabeu M, Castellanos A, Correa BR, Obadia T, et al., 2020. Plasmodium vivax spleen-dependent genes encode antigens associated with cytoadhesion and clinical protection. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020;117(23):13056-13065. doi:10.1073/pnas.1920596117

Lista completa de publicaciones

Servicio NTA ZetaView®

Gracias al apoyo de ISGlobal y del Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol (IGTP), el Grupo de Investigación Plasmodium vivax y Exosomas (PvREX), liderado por Carmen Fernández Becerra y Hernando A. del Portillo, dispone de un nuevo equipo Particle Metrix (ZetaView®) para sus estudios sobre Vesículas Extracelulares (VEs).

El análisis de seguimiento de nanopartículas (NTA) es una técnica utilizada para caracterizar nanopartículas (EVs, liposomas, VLPs) en suspensión de entre 10 y 2.000 nm. Este equipo, comparado con otros más convencionales, permite visualizar en tiempo real de las partículas en suspensión y por consiguiente calcular su tamaño, dispersión y fluorescencia de manera simultánea. Una de las nuevas mejoras que tenemos con el ZetaView® es la adición del Potencial Zeta, que permite caracterizar la carga superficial de las nanopartículas.

El grupo PvREX, ubicado en el IGTP, en Badalona, ofrece el uso de este equipamiento como servicio de laboratorio a todos los grupos que trabajen en VEs y nanopartículas. El servicio cuenta con un técnico especializado encargado de realizar los servicios solicitados.

A través de la página web ZetaView-ISGlobal se pueden realizar todas las solicitudes de servicio pertinentes y consultar los precios disponibles.