Una molecola sintetica mirata al DNA potrebbe aprire la strada alla rigenerazione dei tessuti.

Le cellule staminali possono essere attivate per trasformarsi in cellule del muscolo cardiaco con un nuovo metodo che coinvolge molecole sintetiche. Il metodo supera le sfide che devono affrontare gli approcci attuali e può essere messo a punto per stimolare la formazione di una varietà di tipi di cellule.

Le cellule staminali pluripotenti indotte umane (hiPSC) sono generate da cellule adulte e possono essere programmate per trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo. La conversione del tipo di cellula è controllata dalla regolazione coordinata di segnali di segnalazione e geni. Le molecole che attivano e disattivano questi diversi segnali coinvolti nello sviluppo degli organi sono state utilizzate per controllare il destino delle hiPSC. Ma non sono state trovate molecole in grado di spegnere direttamente i geni di segnalazione desiderati. I protocolli attualmente disponibili prevedono l'introduzione di materiale genetico estraneo, che potrebbe essere rischioso per i pazienti.

Junichi Taniguchi e Ganesh Pandian Namasivayam dell'Istituto per le scienze integrate dei materiali cellulari (iCeMS) dell'Università di Kyoto in Giappone hanno costruito una molecola sintetica in grado di riconoscere e legarsi a una specifica sequenza di DNA coinvolta nella differenziazione delle hiPSC in mesoderma, un tipo di cellula intermedio che può essere stimolato a trasformarsi in cellule del muscolo cardiaco.

Quando la molecola sintetica, chiamato PIP-S2, si lega alla sua sequenza di DNA bersaglio, impedisce una proteina, chiamato SOX2, dal legame allo stesso sito. SOX2 è altamente espresso negli hiPSC ed è responsabile di mantenerli nel loro stato "pluripotente", il che significa che impedisce loro di convertirsi in altri tipi di cellule. Nello studio, PIP-S2 legato al DNA, che porta alla conversione delle hiPSC in mesoderma. Il team ha quindi aggiunto alla coltura cellulare hiPSC un'altra molecola inibitrice di segnalazione che è un noto fattore di formazione delle cellule del muscolo cardiaco. Le cellule del muscolo cardiaco che dimostrano la capacità di contrarsi e ritrarsi si sono formate entro un periodo totale di 12 giorni.

"Per quello che ci risulta, questo lavoro riporta la prima molecola sintetica legante il DNA in grado di guidare la differenziazione delle hiPSC in una particolare linea cellulare, " scrive Hiroshi Sugiyama, il ricercatore principale dello studio pubblicato sulla rivista Ricerca sugli acidi nucleici .

Questa strategia potrebbe essere utilizzata per progettare molecole sintetiche aggiuntive che prendono di mira varie sequenze di DNA, inducendo le hiPSC a svilupparsi in diversi tipi di cellule, concludono i ricercatori.