One of the most important discoveries of the past 30 years, is the detection of extracellular vesicles (EVs) released by cells leading to a new inter-cellular communication. Research teams are studying these vesicles in order to define their origin, molecular compositions and function. In general, they are considered as key players in cell interconnections. Exosomes are a subpopulation of EVs, with a very small diameter (about 100 nm), with endocytic origin. They carry a variety of bioactive molecules such as proteins, lipids, miRNAs and DNA. So far, it has been proven that all cell types analysed are able to release exosomes in physiological and pathological processes. Our interest was to study the involvement of microglial EVs, in particular exosomes, in tumor processes that develop within the central nervous system. Microglia are immune cells of the brain and exosomes of microglia may be important factors involved in the overall functions of these glioma cells. In our studies, we have described a reproducible and highly efficient method for yielding purified primary microglia cells, followed by EVs isolation and their characterization. The results show that there are no morphological differences between microglial cells from different tissue origins e.g. brain cortex and spinal cord of rat. On the other hand, using a large-scale proteomic platform, we demonstrate that microglial cells derived from the brain cortex and spinal cord express different phenotypes under both control and inflammatory conditions. This difference has been confirmed also at the level of the exosomes that microglia secrete. In vitro bioassays demonstrate that microglia-derived exosomes tested on 3D spheroids of rat gliomas were able to inhibit tumor invasion. These results made it possible to demonstrate that exosomes derived from microglia could be used as nano-therapeutic agents vis-à-vis gliomas. Gliomas are heterogeneous and highly invasive primary brain tumors, characterized by a high infiltration of microglial cells and macrophages. The immunosuppressive tumor environment is known to orient immune cells towards a pro-tumoral and anti-inflammatory phenotype, so the current challenge for cancer therapy is to find a way to reorient macrophages toward an anti-tumoral phenotype. Based on previews studies obtained in the laboratory, we have shown the major role of prohormone convertase PC1/3 in macrophages. Its inhibition makes it possible to produce anti-tumor factors and to activate the Th1 pathway when cells are stimulated by LPS. Since it is difficult to treat patients with LPS, we searched for a sterile ligand of TLR4 common to LPS and we used the antitumor drug Paclitaxel. Our studies have shown that Paclitaxel activates the TLR4-dependent MyD88 signaling pathway and mimics the action of LPS. Thus, in our study, we showed that EVs isolated from KD PC1/3 macrophages treated with this drug inhibited the growth of the rat glioma C6 line. We isolated the exosomes and our results highlight the potential of a therapeutic strategy combining Paclitaxel and PC1/3 inhibition to switch macrophages to an anti-tumor immunophenotype and to use of the exosomes produced by these cells as therapeutic agents.

Jedným z najdôležitejších objavov za posledných 30 rokov je detekcia extracelulárnych vezikúl (EVs) uvoľnených bunkami, ktoré slúžia ku medzibunkovej komunikácii. Výskumné tímy študujú tieto vezikuly, aby určili ich pôvod, zloženie a funkcie. Vo všeobecnosti sa považujú za kľúčových hráčov pre medzibunkové interakcie. Exozómy predstavujú subpopuláciu EVs s veľmi malým priemerom (približne 100 nm), endocytového pôvodu. Obsahujú rôzne bioaktívne molekuly ako proteíny, lipidy, miRNA a DNA. Bolo dokázané, že všetky bunkové typy sú schopné uvoľňovať exozómy počas fyziologických a patologických podmienkach. Našim cieľom bolo preskúmať úlohu extracelulárnych vezikúl vylúčených z mikroglií, najmä exozómov, v nádorových procesoch centrálneho nervového systému. Mikroglia predstavuje imunitné bunky v mozgu a ich exozómy môžu ovplyvniť funkciu gliómových buniek. V našich štúdiách sme využili reprodukovateľnú a vysoko účinnú metódu na získanie purifikovaných primárnych mikrogliových buniek s následnou izoláciou exozómov a ich charakterizáciou. Výsledky naznačujú, že medzi mikrogliou mozgu a miechy nie sú morfologické rozdiely. Na druhej strane, použitím rozsiahlej proteomickej platformy sme zistili, že mikroglie z mozgovej kôry a miechy sa líšia a predstavujú rôzne fenotypy v kontrolných aj zápalových podmienkach. Tento rozdiel bol potvrdený aj na úrovni exozómov, ktoré mikroglia vylučuje. Biologické testy in vitro potvrdili, že exozómy vylúčené mikrogliou, testované na 3D sféroidoch (C6 gliómov) boli schopné inhibovať inváziu nádorov. Tieto výsledky naznačili možné použitie exozómov z mikroglií pre nano-terapeutickú liečbu gliómu. Malígne gliómy sú heterogénne, vysoko invazívne primárne nádory mozgu, charakterizované vysokou infiltráciou mikrogliálnych buniek a makrofágov. Je známe, že imunosupresívne nádorové prostredie orientuje imunitné bunky na pro-tumorálny a protizápalový fenotyp. Súčasnou výzvou pre terapiu nádorových ochorení je nájsť spôsob, ako preorientovať makrofágy na protinádorový fenotyp. V našich štúdiách sme potvrdili hlavnú úlohu prohormónu konvertázy PC1/3 v makrofágoch. Jeho inhibícia umožňuje tvoriť protinádorové faktory a aktivovať dráhu Th1 (LPS stimulácia, TLR4). Použili sme protinádorový liek Paclitaxel, ktorý aktivuje signalizačnú dráhu MyD88 závislú od TLR4 a napodobňuje účinok LPS. Potvrdili sme, že EV izolované z KD PC1/3 makrofágov (knock down PC1/3), ktoré boli ovplyvnené Paclitaxelom inhibovali rast línie C6 potkanieho gliómu. Tieto výsledky naznačujú na účinnosť kombinovanej terapie, t.j inhibície PCl/3 a Paclitaxelu, a prepnutie na makrofágy s protinádorovým imunofenotypom a produkciou exozómov s protinádorovým účinkom.