Cercetările sugerează că mineralele ar putea fi cheia vindecării țesutului deteriorat

Washington: O colaborare între cercetătorii din Departamentul de Inginerie Biomedicală și Școala de Medicină a Universității Texas A&M identifică rolul crucial al mineralelor în reglarea expresiei genelor, controlând astfel cantitatea de proteine ​​pe care trebuie să le producă o celulă, promovând astfel regenerarea țesuturilor și redefinirea identității celulare. .

Această cercetare deschide calea pentru studii viitoare pentru a identifica rolul mineralelor specifice, precum și modul în care acestea pot fi asamblate pentru a crea următoarea generație de medicamente minerale pentru a vindeca țesutul deteriorat. Acest studiu a fost publicat recent în Science Advances.

Mineralele sunt elemente anorganice care îndeplinesc multe funcții vitale, lucrând interactiv cu vitamine, enzime, hormoni și alți cofactori nutritivi pentru a regla mii de funcții biologice din organism. Deși s-a demonstrat că mai multe minerale reglează expresia genelor și activitatea celulară, foarte puține lucrări s-au concentrat pe înțelegerea mecanismelor moleculare subiacente.

Acest grup de cercetare inginerească este condus de Dr. Akhilesh Gaharwar, profesor asociat de inginerie biomedicală și Presidential Impact Fellow, în colaborare cu Dr. Irtisha Singh, profesor asistent la Departamentul de Medicină Moleculară și Celulară de la Texas A&M și coautor al studiului . unde a fost introdusă o nouă clasă de nanoparticule pe bază de minerale pentru a viza celulele stem umane către celulele osoase. Aceste nanoparticule sunt cunoscute în mod specific ca nanosilicați și, odată cu ele, echipa poate determina rolul mineralelor în reglarea profilurilor de expresie a genelor pentru a direcționa diferențierea celulelor stem.

Acești nanosilicați sunt nanoparticule minerale în formă de disc cu diametrul de 20-30 nanometri (nm) și grosimea de 1-2 nm. Aceste nanoparticule sunt foarte biocompatibile și sunt ușor consumate de celule. Odată ajunse în corpul celular, aceste nanoparticule se dizolvă încet în minerale individuale, cum ar fi siliciu, magneziu și litiu.

Nanosilicații se disociază în minerale individuale în interiorul celulelor și „activează” un set de gene cheie care duc la fluxul de informații prin celule, cunoscute sub numele de căi de semnalizare. Aceste căi de semnalizare sunt responsabile pentru instruirea celulelor să preia funcții specifice, cum ar fi conversia la un alt tip de celule sau inițierea procesului de vindecare prin secretarea proteinelor specifice țesuturilor cunoscute sub numele de matrice extracelulară.

Aceste matrice extracelulare sunt compuse din diferite proteine, inclusiv glicoproteine ​​și proteoglicani care facilitează vindecarea țesuturilor și susțin funcțiile țesuturilor.

Combinând tehnici interdisciplinare și metode de inginerie biomedicală și genomică, autorii principali ai acestui studiu, doctoranzi Anna Brokesh și Lauren Cross, identifică și caracterizează gene semnificative care sunt „activate” și activate prin diferite căi de semnalizare datorită tratamentului cu minerale. Una dintre principalele descoperiri ale acestui studiu este că minerale precum siliciul, magneziul și litiul participă la inducerea osificării endocondrale, un proces prin care celulele stem se transformă în țesuturi moi și dure, cum ar fi cartilajul și oasele la oamenii tineri.

Laboratorul Singh, gestionat de Singh, folosește perturbații și teste funcționale de mare debit pentru a diseca programele funcționale de reglementare în celulele de mamifere.

În acest studiu, ei au analizat datele complete de secvențiere transcriptomică (ARN-seq) pentru a evalua efectul nanosilicaților și al produselor de dizolvare ionică asupra profilurilor de expresie a genelor celulelor stem. ARN-seq, un test de secvențiere a întregului transcriptom cu randament ridicat, oferă o imagine de ansamblu imparțială și holistică a profilurilor de expresie a genelor pentru a identifica căile care sunt perturbate de tratamente specifice.

„Există o mulțime de oameni care doresc să înțeleagă modul în care mineralele influențează corpul uman, dar există dovezi limitate pentru a identifica modul în care ne afectează la nivel celular”, a spus Brokesh. „Studiul nostru este unul dintre primii care utilizează secvențierea imparțială a întregului transcriptom pentru a determina modul în care ionii minerali pot direcționa soarta celulelor stem”.

Abordarea propusă abordează o provocare de lungă durată în abordările terapeutice actuale care utilizează doze suprafiziologice de factori de creștere pentru a direcționa investigarea țesuturilor. O astfel de doză mare de factori de creștere are ca rezultat o varietate de complicații, inclusiv formarea necontrolată de țesut, inflamație și tumorigeneză și producerea sau formarea de celule tumorale. Acestea limitează în mod negativ utilizarea factorilor de creștere ca agent terapeutic în domeniul medicinei regenerative.

Gaharwar a spus că impactul acestei lucrări este de anvergură, deoarece înțelegerea efectului mineralelor în atingerea reglării dorite a activității celulare are un mare potențial de a deschide noi căi pentru dezvoltarea de terapii relevante clinic pentru medicina regenerativă, administrarea de medicamente și imunomodularea.

.

Add Comment