Produzione su larga scala di vescicole extracellulari arricchite con miR-126 e il loro effetto terapeutico sul mesotelioma pleurico

Pleural mesothelioma (PM) remains a highly aggressive cancer with limited therapeutic options, highlighting the urgent need for innovative treatment strategies. In recent years, miRNA based therapy has emerged as a promising approach, as numerous miRNAs have been shown to regulate key cancer hallmarks in PM cells. Modulating their expression through miRNA mimics or inhibitors can suppress cancer cell proliferation and invasion. Within this context, miR 126 represents a particularly attractive candidate due to its tumor suppressor role in PM. One of the limits of miRNA-based therapy is that to exert their therapeutic effects, miRNAs require efficient and versatile delivery systems that provide protection and allow their uptake by target cells. Recently, extracellular vesicles (EVs) have been proposed as miRNA carrier, as they are naturally packed and commonly transported by EVs in normal and pathological cell–cell communication. Large-scale production of EVs for clinical use represents a major challenge. The present study contributes to this emerging field by establishing a scalable, reproducible, and GMP compatible platform to produce extracellular vesicles (EV) enriched with miR 126. By combining a 3D bioreactor system with a rigorous TFF SEC purification workflow, high quality EV preparations with controlled purity and size distribution were generated. Importantly, these findings show that both small (exosomes) and large vesicles (microvesicles) can deliver miR-126 to PM cells; however, only exosomes are able to trigger a potent anticancer response following delivery, ultimately leading to tumor cell death. This was validated in 3D models not only in vitro (spheroids and organoids) but also ex vivo (patient derived organoids). This selective anticancer activity appears to be mediated by the presence of the miRISC machinery within exosomes, which enables functional miRNA loading and downstream gene silencing. Overall, this work lays the foundation for the development of miRNA based therapies in PM.

Il mesotelioma pleurico (PM) è un tumore molto aggressivo con limitate opzioni terapeutiche; dunque, è necessario lo sviluppo di strategie innovative. Negli ultimi anni, la terapia a base miRNA ha acquisito crescente interesse dal momento che molti miRNA sono in grado di modulare processi chiave coinvolti nello sviluppo tumorale. È stato infatti dimostrato che la regolazione della loro espressione, attraverso mimetici o inibitori, può ridurre la capacità proliferativa e invasiva delle cellule neoplastiche. A questo proposito, il miR-126 sembra essere un candidato particolarmente promettente visto il suo ruolo di oncosoppressore nel PM, dove risulta significativamente down-regolato. Perciò ristabilire il contenuto intracellulare del miR-126 potrebbe contribuire a contrastare la progressione della malattia. Uno dei limiti di questo approccio è rappresentato dal fatto che per esercitare i loro effetti terapeutici, i miRNA necessitano di sistemi di trasporto efficienti e versatili che forniscano protezione e consentano il loro assorbimento da parte delle cellule bersaglio. Recentemente, le vescicole extracellulari (EV) sono state proposte come potenziali vettori di miRNA, in quanto naturalmente presenti nelle EV e trasportati dalle EV nella comunicazione tra cellula-cellula. La produzione su larga scala delle EV rappresenta una delle sfide per l’applicazione clinica della terapia tumorale basata sui miRNA. In questo studio è stato dunque sviluppato un sistema di trasporto dei miRNA efficace, scalabile e compatibile agli standard GMP. A tal fine, sono state prodotte vescicole extracellulari arricchite con miR-126 utilizzando cellule HUVEC che sono state fatte crescere in un bioreattore. Le vescicole sono state successivamente concentrate mediante il TFF e purificate tramite il SEC. In questo modo si è riusciti a generare EV di alta qualità, pure, arricchite di miR-126 e con una precisa dimensione. I risultati ottenuti mostrano che solo le vescicole più piccole, ossia gli esosomi, e non le microvescicole, trasferendo il miR-126 alle cellule di PM, sono in grado di indurre una marcata risposta antitumorale. Tale effetto è stato confermato sfruttando modelli 3D sia in vitro (sferoidi e organoidi) che ex vivo (organoidi derivati da paziente). Questo risultato sembra essere dovuto alla presenza del complesso RISC, rilevato solamente negli esosomi. Il complesso RISC è, infatti, essenziale per il corretto funzionamento del miRNA e il conseguente silenziamento genico. Dunque, nel complesso questo studio pone le basi per lo sviluppo futuro di terapie a base di miRNA nel PM.