In uno studio recente, ingegneri e medici
biomolecolari riferiscono di un materiale terapeutico che potrebbe promuovere
una migliore rigenerazione dei tessuti dopo una ferita o un ictus.
Durante il processo di guarigione tipico
del corpo, quando i tessuti come la pelle sono danneggiati, il corpo aumenta le
cellule di ricambio. Le integrine
sono
una classe di proteine importanti nei processi cellulari critici per la
creazione di nuovi tessuti. Uno dei processi è l'
adesione cellulare, quando nuove cellule "attaccano" i materiali
tra le cellule, chiamati la
matrice
extracellulare. Un altro è
la
migrazione delle cellule, dove sulla superficie della cellula, le
integrine aiutano "a tirare" la
cellula lungo la matrice extracellulare per spostare le cellule in
posizione.
Si dice integrina, o recettore all'integrina, una glicoproteina integrale di membrana nella membrana cellulare che lega le proteine della matrice extracellulare, in particolare le fibronectine Tuttavia, questi processi non si verificano nei tessuti
cerebrali danneggiati durante un ictus. Gli scienziati stanno cercando
di sviluppare allora materiali terapeutici che potrebbero promuovere questa
forma di guarigione. Il materiale
iniettabile gelato, chiamato idrogel,
sviluppato dai ricercatori UCLA, aiuta questo processo di riparazione, formando
un’impalcatura all'interno della ferita che agisce come una matrice extracellulare artificiale e il
nuovo tessuto cresce attorno a questo. L'uso di un gel iniettabile non è nuovo, ma i precedenti gel hanno provocato la
formazione di vasi sanguigni deboli nel tessuto appena costituito. I nuovi
risultati, mostrano che quando l'impalcatura contiene una molecola specifica di
rilegatura delle integrine, i nuovi
vasi sanguigni che si formano sono più forti. "L'impalcatura iniettabile
del gel è una specie di traliccio da
giardino che le piante usano per crescere, - ha detto Tatiana Segura, professore d’ingegneria chimica e biomolecolare,
bioingegneria e dermatologia, che ha condotto la ricerca. Da solo è buono
per il nuovo tessuto in entrata che ha qualcosa per sostenere la sua
crescita. Il nuovo materiale è simile a un traliccio con fertilizzanti
molto specifici per aiutare la pianta a crescere sana e forte ".Anche
combinando gel con una proteina che promuove la
formazione di vasi sanguigni, come il fattore
di crescita endoteliale vascolare, conosciuto come VEGF, i vasi sanguigni nel nuovo
tessuto all'interno dello “scaffale ricostruttivo” tendono a perdere di
consistenza e anche ad accumularsi troppo vicini. Per questo, i ricercatori
hanno esaminato più in profondità le modalità di interazione con le molecole che
legano le di integrine e il modo in
cui queste molecole influenzano la crescita dei vasi sanguigni. Hanno provato
due tipi di ponteggi con differenti molecole di legame tra le integrine. Entrambi i ponteggi
contenevano anche la proteina VEGF. Hanno
trovato che uno degli scaffali ricostruttivi - legati con l'integrina conosciuta come "α3 / α5β1"
- ha funzionato veramente bene. Ha diretto una
qualità superiore di riparazione e di rigenerazione dei vasi
sanguigni. Inoltre, si è scoperto che gli scaffali ricostruttivi di legame
α3 / α5β1 hanno anche guidato la
forma del vaso sanguigno, cioè un processo chiamato morfogenico di segnalazione.
L'altra impalcatura vincolante d’integrine
testata ha avuto ancora problemi con i vasi sanguigni che accusavano evidenti
perdite e schiumosi. "Oltre al sostegno strutturale per nuovi tessuti e
vasi sanguigni, l'aggiunta di specifiche molecole di rilegatura e d’integrine per α3 / α5β1, sollecita il tessuto circostante a sviluppare vasi
sanguigni forti e ben definiti rispetto a quelli che abbiamo testato e, dove il
nuovo sangue, -ha detto Segura-, mentre
nei nuovi vasi sanguigni in precedenza questi ultimi erano inclini a perdite e
si agitavano troppo vicini “.L'autore principale della ricerca Shuoran
Li, dottorando UCLA del 2017, consigliato da Segura e collaborato da Thomas Carmichael, neurologo e
neuroscienziato (Scuola di Medicina di David Geffen ad UCLA) e Thomas Barker, professore di ingegneria
biomedica (Università della Virginia).In questo lavoro, è stato dimostrato che
il legame d’integrine può dettare la struttura dei vasi sanguigni in vitro con
il controllo di legame α3 / α5β1,
con conseguenti reti estese che si
collegano con i rami dei vasi sanguigni esistenti. Quindi i ricercatori
utilizzando gli stessi scaffali
ricostruttivi α3 / α5β1- nei
topi hanno visto che i vasi sanguigni formati accusavano perdite in quantità
minore a seguito di ictus. Il prossimo passo, prevederebbe l’utilizzo di molecole
d’integrine vincolanti con altre
tecnologie di idrogel, perché queste ultime hanno dimostrato di possedere buone
promesse per il recupero funzionale a lungo termine dopo l'ictus, ma nei quali i
vasi sanguigni appena cresciuti non erano robusti. "Attualmente non
esiste alcuna terapia, -ha dichiarato Carmichael-
per promuovere la riparazione e il recupero del cervello dopo l'ictus. Tutte
le terapie nel tratto si concentrano a parare gli effetti sul blocco iniziale
nei vasi sanguigni del cervello che portano ad ictus. L'ictus è la causa
più comune di disabilità adulta. La ricerca è emozionante perché dimostra
un modo vitale per trasformare tessuti morti e degenerati a seguito dell’ictus che
possono consentire la crescita di nuovi e ben formati vasi sanguigni nell'area
interessata all’ictus ".
Hanno collaborato inoltre Lina Nih, studioso post-dottorato UCLA
e membro del laboratorio di Segura,
senza trascurare l’inclusione di ricercatori UCLA dai dipartimenti di chimica
e biochimica, ingegneria meccanica e aerospaziale e ingegneria elettrica, della
Georgia Tech, dell’Università di Scienza e Tecnologia di Huazhong, Cina e,
NovuMind Inc. Santa Clara, California. Segura
e collaboratori hanno lavorato su
biomateriali per la riparazione del tessuto, incluso un gel iniettabile (distinto perciò da quest’attuale ricerca)
e, più recentemente, le prove hanno mostrato che il gel potrebbe ridurre l'infiammazione e promuovere la migrazione
delle cellule progenitrici neurali,
al sito dell’ictus.
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