Un team di ricerca guidato da ingegneri e medici biomolecolari dell'UCLA ha dimostrato un materiale terapeutico che potrebbe un giorno promuovere una migliore rigenerazione dei tessuti dopo una ferita o un ictus.

Durante il tipico processo di guarigione del corpo, quando i tessuti come la pelle sono danneggiati, il corpo sviluppa cellule sostitutive. Le integrine sono una classe di proteine ​​importanti nei processi cellulari fondamentali per la creazione di nuovo tessuto. Uno dei processi è l'adesione cellulare, quando nuove cellule "si attaccano" ai materiali tra le cellule, chiamata matrice extracellulare. Un altro è la migrazione cellulare, dove sulla superficie della cellula, le integrine aiutano a "tirare" la cellula attraverso la matrice extracellulare per spostare le cellule in posizione. Però, questi processi non si verificano nel tessuto cerebrale che è stato danneggiato durante un ictus. Questo è il motivo per cui gli scienziati stanno cercando di sviluppare materiali terapeutici che potrebbero promuovere questa forma di guarigione.

Il materiale iniettabile simile al gel, che si chiama idrogel, che i ricercatori dell'UCLA hanno sviluppato aiuta questo processo di riparazione formando un'impalcatura all'interno della ferita che agisce come una matrice extracellulare artificiale, e il nuovo tessuto cresce intorno a questo.

L'uso di un gel iniettabile non è nuovo, ma precedenti impalcature di gel hanno portato a vasi sanguigni deboli nel tessuto appena formato. Le nuove scoperte, pubblicato in Materiali della natura , mostrano che quando lo scaffold contiene una specifica molecola legante l'integrina, i nuovi vasi sanguigni che si formano sono più forti.

"L'impalcatura in gel iniettabile è una specie di traliccio da giardino su cui le piante usano per crescere, " disse Tatiana Segura, professore di ingegneria chimica e biomolecolare, bioingegneria e dermatologia, che ha condotto la ricerca. "Di per sé questo è positivo poiché il nuovo tessuto in arrivo ha qualcosa per supportare la sua crescita. Questo nuovo materiale è simile a un traliccio con fertilizzante molto specifico per aiutare la pianta a crescere sana e forte".

Anche combinando i gel con una proteina che favorisce la formazione dei vasi sanguigni, come il fattore di crescita endoteliale vascolare, noto come VEGF, i vasi sanguigni nel nuovo tessuto all'interno dell'impalcatura tendono a perdere e tendono anche a raggrupparsi troppo vicini tra loro.

Per superare questo, i ricercatori hanno esaminato più a fondo come le molecole che legano l'integrina hanno interagito con il gel e come queste molecole hanno influenzato la crescita dei vasi sanguigni.

Hanno testato due tipi di scaffold con diverse molecole che legano l'integrina. Entrambi gli scaffold contenevano anche la proteina VEGF. Hanno scoperto che uno degli scaffold, che si legava all'integrina nota come "α3/α5β1", funzionava molto bene. Ha diretto una maggiore qualità di riparazione e di rigenerazione dei vasi sanguigni. Inoltre, hanno scoperto che gli scaffold leganti α3/α5β1 guidavano anche la forma del vaso sanguigno, un processo chiamato segnalazione morfogenica.

L'altra impalcatura che lega le integrine che hanno testato aveva ancora problemi con i vasi sanguigni che perdevano e si ammassavano.

"Oltre al supporto strutturale per nuovi tessuti e vasi sanguigni, l'aggiunta di specifiche molecole leganti l'integrina per α3/α5β1, dice al tessuto circostante di far crescere vasi sanguigni forti e ben definiti rispetto ad altri che abbiamo testato, dove i nuovi vasi sanguigni erano soggetti a perdite e si ammassavano troppo vicini tra loro, " disse Segura.

L'autore principale della ricerca era Shuoran Li, un dottorato di ricerca UCLA 2017 che è stato consigliato da Segura. I collaboratori includono anche il Dr. Thomas Carmichael, un neurologo e neuroscienziato presso la David Geffen School of Medicine dell'UCLA e Thomas Barker, un professore di ingegneria biomedica presso l'Università della Virginia.

In questo recente lavoro, i ricercatori hanno dimostrato che il legame dell'integrina può dettare la struttura dei vasi sanguigni in vitro con l'impalcatura di legame α3/α5β1 con conseguenti reti estese che si collegano ai rami dei vasi sanguigni esistenti. Quindi i ricercatori hanno utilizzato gli stessi scaffold α3/α5β1 nei topi e hanno visto la formazione di vasi sanguigni che perdevano meno dopo l'ictus.

Il prossimo passo, i ricercatori hanno detto, userebbe molecole che legano l'integrina con altre tecnologie di idrogel che hanno mostrato risultati promettenti per il recupero funzionale a lungo termine dopo l'ictus, ma in cui i vasi sanguigni appena cresciuti non erano robusti.

"Attualmente non esiste una terapia che promuova la riparazione e il recupero del cervello dopo l'ictus, " Carmichael ha detto. "Tutte le terapie nell'ictus si concentrano sul blocco iniziale dei vasi sanguigni cerebrali che portano all'ictus. Ciò significa che l'ictus è la causa più comune di disabilità negli adulti. Questa ricerca è entusiasmante perché mostra un modo praticabile per trasformare il tessuto morto e sfregiato nell'ictus facendo crescere vasi sanguigni nuovi e ben formati nell'area dell'ictus".

Segura e i suoi collaboratori hanno lavorato su biomateriali per la riparazione dei tessuti tra cui, un gel iniettabile (distinto da questa ricerca attuale) e, più recentemente, lavoro che ha dimostrato che il gel potrebbe ridurre l'infiammazione e promuovere la migrazione delle cellule progenitrici neurali nel sito dell'ictus.