Ogni specie vivente, dai batteri all’uomo, è in grado di rigenerarsi e questa rigenerazione è mediata dai processi molecolari che regolano l’espressione genica per controllare il rinnovamento, il ripristino e la crescita dei tessuti. Un nuovo studio, una collaborazione tra gli ingegneri e medici, ha identificato il ruolo fondamentale che hanno i minerali nel regolare l’espressione genica, controllando il numero di proteine che dovrebbe produrre e ridefinendo l’identità cellulare.
Questa ricerca apre la strada a studi futuri per identificare il ruolo di minerali specifici e come possono essere assemblati per progettare la prossima generazione di medicina minerale per curare i tessuti danneggiati. I minerali sono elementi inorganici che svolgono molti ruoli vitali, lavorando in modo interattivo con vitamine, enzimi, ormoni e altri co-fattori nutritivi per regolare migliaia di funzioni biologiche del corpo.
Minerali, il loro ruolo essenziale nella guarigione dei tessuti danneggiati
Sebbene sia stato dimostrato che i minerali regolano l’espressione genica e l’attività molecolare, poco lavoro è stato fatto per cercare di capire al meglio i meccanismi molecolari sottostanti. Lo studio ha introdotto una nuova classe di nanoparticelle a base minerale, in grado di spingere le cellule staminali alle cellule ossee. Queste nanoparticelle sono chiamate, in modo specifico nanosilicati e permettono ai ricercatori di determinare il ruolo fondamentale dei minerali, per dirigere la differenziazione delle cellule staminali.
Questi nanosilicati sono nanoparticelle minerali a forma di disco con un diametro di 20-30 nanometri e uno spessore di 1-2 nm. Sono altamente biocompatibili e vengono facilmente divorate dalle cellule. Una volta all’interno del corpo cellulare, queste nanoparticelle si dissolvono lentamente in singoli minerali come silicio, magnesio e litio. I nanosilicati si dissociano in singoli minerali all’interno della cellula, attivando geni chiave che determinano il flusso delle informazioni delle cellule, note come vie di segnalazione.
Fattori di crescita per dirigere la ricerca dei tessuti
Quest’ultime sono responsabili dell’istruzione delle cellule ad assumere funzioni specifiche, come la conversione in un altro tipo di cellule o l’avvio del processo di guarigione secernendo proteine specifiche del tessuto note come matrice extracellulare. Sono composte da varie proteine, tra cui glicoproteine e proteoglicani che facilitano la guarigione dei tessuti e supportano le funzioni dei tessuti. Una delle principali scoperte di questo studio è che minerali come silicio, magnesio e litio sono coinvolti nell’induzione dell’ossificazione endocondrale, un processo mediante il quale le cellule staminali vengono trasformate in tessuti molli e duri come la cartilagine e le ossa nei giovani esseri umani.
L’approccio proposto affronta una sfida di lunga data negli attuali approcci terapeutici che utilizzano dosi sovra fisiologiche di fattori di crescita per dirigere la ricerca sui tessuti. Una dose così elevata di fattori di crescita provoca una serie di complicazioni, tra cui la formazione incontrollata di tessuto, l’infiammazione e la tumorigenesi, la produzione o la formazione di cellule tumorali. Ciò limita negativamente l’utilizzo dei fattori di crescita come agente terapeutico nella medicina rigenerativa.
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