Mecanismos de infecciones crípticas no hipnozoítos mediadas por exosomas en la malaria de P. vivax

Se han publicado evidencias sólidas que respaldan la existencia de infecciones crípticas no hipnozoítos, localizadas principalmente en el bazo y la médula ósea. De manera destacada, las vesículas extracelulares del tamaño de exosomas obtenidas de pacientes humanos han facilitado la adhesión al bazo humano. Por lo tanto, el grupo plantea la hipótesis de que las vesículas extracelulares (EVs), específicamente los exosomas derivados de reticulocitos, provenientes de infecciones por P. vivax, median defectos en la eritropoyesis en la médula ósea y en la eritropoyesis extramedular en el bazo, facilitando infecciones crípticas que probablemente son responsables de la transmisión asintomática. Como esta especie no puede cultivarse de manera continua in vitro, probar esta hipótesis representa un desafío técnico importante. Se están siguiendo dos enfoques diferentes que implementan nuevas fronteras tecnológicas en la ciencia humana: órganos-en-un-chip y modelos de ratones humanizados de estos órganos humanos, para probar rigurosamente el papel de los exosomas como comunicadores intercelulares en un espacio y velocidad que faciliten su captación por las células en estos tejidos hemopoyéticos.

Vacunas de exosomas derivados de reticulocitos (Rex) contra P. vivax

Se creía que las respuestas de células T no desempeñaban un papel importante en la inmunidad natural contra las etapas sanguíneas de la malaria, ya que P. falciparum, el parásito de la malaria humana más virulento, invade predominantemente los glóbulos rojos maduros que carecen de maquinaria de presentación de antígenos. Sin embargo, un estudio reciente del grupo demostró que los exosomas de reticulocitos contienen antígenos de la clase I del HLA que son captados activamente por células dendríticas, y que las vesículas extracelulares circulantes obtenidas directamente de los pacientes contenían nuevos antígenos parasitarios. Estos resultados apoyan estudios adicionales sobre los exosomas de reticulocitos de infecciones por vivax para descubrir nuevos antígenos para la vacunación y sobre los exosomas de reticulocitos humanos como una plataforma potencial para la administración de vacunas que generen respuestas de células T citotóxicas contra la malaria vivax.

Descubrimiento de biomarcadores de hipnozoítos

El equipo utiliza ratones híbrido-humanos FRG-KO-(huHep) tratados con fármacos esquizonticidas para determinar la composición del proteoma de los exosomas derivados del plasma de animales infectados exclusivamente con hipnozoítos de P. vivax. Además, su análisis proteómico anterior mostró la presencia de proteínas humanas únicas que actualmente se están utilizando para enriquecer exclusivamente exosomas provenientes de hepatocitos humanos, lo que aumenta la señal para el descubrimiento de biomarcadores. Producirán entre 3 y 5 proteínas parasitarias únicas y anticuerpos monoclonales contra ellas para facilitar la construcción de dispositivos microfluídicos, con el objetivo final de desarrollar un dispositivo de diagnóstico POC fácilmente desplegable en campo para contribuir a la eliminación de la malaria vivax.

Análisis funcional de genes variantes subteloméricos

Dado que los reticulocitos infectados con estadios de desarrollo maduros de P. vivax se detectan en la circulación periférica, se ha aceptado ampliamente que no hay citoadherencia, por lo tanto, no hay secuestro en esta especie. Contra este dogma, este grupo de investigación identificó la mayor familia multigénica subtelomérica de los parásitos de la malaria humana, la familia de genes vir, con proteínas VIR expresadas, probablemente implicadas en la patología del vivax mediante la citoadherencia de los pRetics. Posteriormente, se demostró mediante pruebas de principio que la citoadherencia de los pRetics de vivax estaba mediada parcialmente por proteínas VIR, in vitro utilizando células endoteliales, placentarias y cerebrales. Más recientemente, el grupo demostró que una línea transgénica de P. falciparum que expresaba una proteína VIR era capaz de adherirse a fibroblastos del bazo humano. Los investigadores están realizando ensayos funcionales de proteínas de superficie variante expresadas en la médula ósea y el bazo humano durante infecciones naturales, utilizando tecnologías CRISPR/cas-9 para producir nuevas líneas transgénicas de P. falciparum.

Vesículas extracelulares (EVs) como posibles nuevos biomarcadores en infecciones parasitarias

El hecho de que las EVs se hayan encontrado en la mayoría de los fluidos biológicos las convierte en un objetivo importante para la identificación de nuevos biomarcadores en infecciones parasitarias. En la enfermedad de Chagas, el grupo está explorando las EVs para identificar nuevos biomarcadores específicamente en el contexto de la respuesta terapéutica y la progresión de la enfermedad durante la fase crónica. En el campo de la leishmaniasis, PvREX ha iniciado recientemente un proyecto de colaboración destinado a caracterizar las EVs recuperadas del plasma en diferentes grupos clínicos de leishmaniasis humana (sintomática, asintomática, tratada). Paralelamente, el grupo también pretende evaluar el potencial de las vesículas extracelulares como biomarcadores para la leishmaniasis canina. Más recientemente, ha iniciado un nuevo proyecto de colaboración para identificar biomarcadores EV en el contexto de la malaria grave por P. falciparum en niños.

Plasmodium vivax and Extracellular Vesicles Research Group (PVREX) recognised as a Consolidated Research Group (GRC)

PI: Carmen Fernández Becerra, Hernando A. Del Portillo
Funding agency: Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca (AGAUR)
Agency code: 2021 SGR 01554 G65341695
Start date: 2023
End date: 2025

Novel organ-on-a-chip technology to study extracellular vesicles-mediated cryptic infections in Plasmodium vivax malaria

PI: Hernando A. Del Portillo
Funding agency: Fundación "laCaixa"
Agency code: LCF/PR/HR21/52410021
Start date: 2021
End date: 2024

CIBER en Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC)

PI: Joaquim Gascon
Funding agency: Instituto de Salud Carlos III (ISCIII)
Agency code: INFECG21/2022
Start date: 2021
End date: 2024

Uso de Vesículas extracelulares (EVs) como herramienta para la identificación de nuevos biomarcadores en la enfermedad de Chagas

PI: Carmen Fernández Becerra, Joaquim Gascon
Funding agency: Mundo Sano
Date: 2027

Extracellular Vesicles as Intercellular Communicators and Biomarkers of Cryptic Erythrocytic Infections in Plasmodium vivax malaria (VivaxEVTalk)

PIs: Carmen Fernández Becerra, Hernando A. Del Portillo
Funding agency: MICINN
Agency code: PID2022-142908OB-I00
Start date: 2023
End date: 2026

Plasmodium vivax: a cryptic parasite challenging malaria elimination

PI: Carmen Fernández Becerra, Hernando A. Del Portillo
Funding agency: Ministerio de Ciencia e Innovación Español (MICINN)
Agency code: PID2019-111795RB-I00
Start date: 2020
End date: 2023

Extracellular vesicles as novel prognostic biomarkers for Chagas disease, an emerging chronic infection in Catalonia

PI: Carmen Fernández Becerra
Funding agency: La Marató de TV3
Agency code: 566/U/2018
Start date: 2019
End date: 2023

Title: Evaluation of Extracellular Vesicles Potential as Biomarkers for Canine Leishmaniasis
Author: Sofia Sampaio Esteves
Supervisors: Carmen Fernández Becerra (co-supervisor)
University: Universidade de Porto
Date of defence: 19/04/2023

Title: Extracellular vesicles as tool for the identification of new biomarkers in Chagas disease
Author: Núria Cortés Serra
Supervisors: Carmen Fernández Becerra
University: Universitat de Barcelona
Date of defence: 24/11/2022

Title: Extracellular vesicles as intercellular communicators in cryptic erythrocytic infections in Plasmodium vivax malaria
Author: Iris Aparici Herraiz
Supervisors: Hernando A. del Portillo, Carmen Fernández Becerra 
University: Universitat de Barcelona
Date of defence: 15/09/2022