Apa itu Exosome?

Exosome atau Eksosom adalah vesikel ekstraseluler (EV) terikat membran yang diproduksi di kompartemen endosom sebagian besar sel eukariotik, yang berukuran ~40 sampai 160 nm (rata-rata 100nm). Endosom merupakan kumpulan organel penyortiran intraseluler dalam sel eukariotik. Mereka adalah bagian dari jalur transpor membran endositik yang berasal dari jaringan trans Golgi. Selain pada eukariotik, EV juga terdapat pada semua sel prokariot, sebagai bagian dari fisiologi normalnya dan saat terjadinya kelainan.

Sejarah Exosome

Telah diketahui bersama semua sel baik Prokariotik maupun Eukariotik, vesikel ekstraseluler (EV) sebagai fungsi normalnya dan saat adanya kelainan. Eksosom pertama kali ditemukan dalam retikulosit mamalia (sel darah merah yang belum matang) oleh Stahl et al. pada tahun 1983. Kemudian oleh Johnstone et al. dinamai exosome. Dalam retikulosit, seperti pada kebanyakan sel mamalia, bagian dari membran plasma secara teratur diinternalisasi sebagai endosom, dengan 50 hingga 180% dari membran plasma didaur ulang setiap jam. Secara bergantian, bagian dari membran beberapa endosom selanjutnya diinternalisasi sebagai vesikel yang lebih kecil sehingga menghasilkan pembentukan badan multivesikular (MVB). Dinamai multiveskuler karena terbentuk oleh banyak vesikel kecil atau sering disebut juga intraluminal vesicles (ILV). Jika MVB menyatu dengan permukaan sel (membran plasma), ILV ini dilepaskan sebagai eksosom.

EV secara luas dapat dibagi menjadi dua kategori, ektosom dan eksosom. Ektosome (Ectosome) adalah vesikel yang keluar permukaan membran plasma melalui tunas atau disebut juga budding sel, yang berukuran ~50 nm – 1 μm. Sedangkan Eksosom adalah EV dengan kisaran ukuran diameter ~40 hingga 160 nm (rata-rata ~100 nm) yang merupakan hasil endosomal. Eksosom diketahui mengandung komponen molekuler dari sel asalnya, termasuk DNA, RNA, lipid, metabolit, dan protein sitosol serta protein permukaan sel.

Fungsi Exosome

Tujuan fisiologis dari menghasilkan eksosom sebagian besar masih belum diketahui dan masih dalam penelitian. Salah peran dari eksosom bahwa eksosom cenderung menghilangkan konstituen yang berlebihan dan/atau tidak diperlukan dari sel untuk mempertahankan homeostasis seluler. Penelitian terbaru menyebutkan, eksosom memiliki peran dalam mengatur komunikasi antar sel.

Eksosom juga telah diketahui potensinya dalam pengobatan regeneratif. Eksosom memiliki berbagai sifat unggul sebagai agen terapeutik apabila dibandingkan dengan sel, yakni sintesis nanopartikel dan merupakan molekul tunggal. Keunggulan lainnya dalam regeneratif medicine adalah karena tidak memiliki nukleus pada eksosom, yang dapat menurunkan risiko terjadinya transformasi neoplastik; peningkatan stabilitas yang memungkinkan pengawetan jangka panjang; modifikasi permukaan yang lebih mudah dengan molekul target; dan kapasitas pemuatan untuk molekul-molekul kecil, protein-protein, serta RNA. Selain itu, eksosom juga dapat direkayasa dengan reseptor dan antibodi yang berbeda untuk mentransfer kargo terapeutik menuju sel dan jaringan yang spesifik. Karena eksosom dihasilkan dari sel, maka eksosom telah menunjukkan kemampuan biokompatibilitas yang sangat baik. Lebih jauh lagi, eksosom menampung berbagai jenis biomolekul yang memungkinkan mereka untuk berkontribusi pada mekanisme terapeutik yang berbeda secara bersamaan. Eksosom dapat direkayasa untuk memberikan muatan terapeutik yang beragam, termasuk penggabungan RNA pendek, oligonukleotida antisense, agen kemoterapi, dan modulator imun dengan kemampuan untuk mengarahkan pengirimannya ke target yang diinginkan.

Selain potensi terapeutiknya, eksosom juga memiliki potensi untuk membantu diagnosis penyakit. Mereka telah dilaporkan dalam semua cairan biologis, dan komposisi muatan kompleks eksosom mudah diakses melalui pengambilan sampel cairan biologis (biopsi cair). Biopsi cair berbasis exosome menyoroti kegunaan potensial mereka dalam diagnosis dan menentukan prognosis pasien dengan kanker dan penyakit lainnya. Perkembangan penyakit dan respons terhadap terapi juga dapat dipastikan dengan analisis multikomponen eksosom.

Heterogenitas Exosome

2 kategori utama EV yaitu Ectosome dan exosome. Ectosome dilepaskan melalui tunas membran plasma dan berada dalam kisaran ukuran ~ 50 nm s.d 1 μm. Eksosom berasal dari jalur endosom dengan pembentukan ESE (early sorting endosome), LSE (late-sorting endosome), dan akhirnya MVB (multivesicular body), yang mengandung ILV (intraluminal vesicle). Ketika MVB menyatu dengan membran plasma, exosome dilepaskan (kisaran ukuran ~40 – 160 nm).

Gambar 1. Heterogenitas EV dan Exosome

Eksosom dapat menjadi populasi yang sangat heterogen dan memiliki kemampuan berbeda untuk menginduksi respons biologis yang kompleks. Heterogenitas eksosom dapat dikonseptualisasikan berdasarkan ukuran, konten (kargo), dampak fungsional pada sel penerima, dan sel asal (sumber). Kombinasi yang berbeda dari karakteristik ini menimbulkan heterogenitas exosome yang kompleks.

Biogenesis dan Identifikasi Exosome

Komponen cairan dan ekstraseluler seperti protein, lipid, metabolit, molekul kecil, dan ion dapat memasuki sel, bersama dengan protein permukaan sel, melalui endositosis dan invaginasi membran plasma. Dan Eksosom dihasilkan dalam proses yang melibatkan invaginasi ganda membran plasma dan pembentukan badan multivesikular intraseluler (MVB) yang mengandung vesikel intraluminal (ILV). ILV terbentuk dari LSE. LSE terbentuk dari ESE. Dan ESE terbentuk dari komponen retikulum endoplasma (ER), jaringan trans-Golgi (TGN), dan mitokondria.

Gambar 2. Biogenesis dan Penanda Exosome

Selanjutnya MVB yang terbentuk dapat menyatu dengan autofagosom, dan akhirnya isinya dapat mengalami degradasi di lisosom. Produk degradasi dapat didaur ulang oleh sel. MVB juga dapat langsung menyatu dengan lisosom untuk degradasi. MVB yang tidak mengikuti lintasan ini dapat diangkut ke membran plasma melalui jalur sitoskeletal dan mikrotubulus sel dan berlabuh di sisi luminal membran plasma dengan bantuan protein docking MVB. Sehingga terjadilah Eksositosis dan pelepasan exosome, yang mirip dengan lapisan lipid bilayer seperti membran plasma.

Beberapa protein terlibat dalam biogenesis eksosom, juga menjadi penanda exosome diantaranya CD9, CD81, CD63, flotillin, TSG101, ceramide, dan Alix. Protein permukaan exosome diantaranya tetraspanin, integrin, protein imunomodulator, dan banyak lagi.

Sumber:

1. Raghu Kalluri and Valerie S. LeBleu. The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science. 2020 February 07; 367(6478): . doi:10.1126/science.aau6977.