Una nuova tecnica sviluppata al Rensselaer Polytechnic Institute consente ai ricercatori di raccogliere grandi quantità di informazioni biochimiche da campioni ossei su nanoscala.

Oltre ad aggiungere nuove importanti informazioni sulla lotta contro l'osteoporosi, questa innovazione apre un approccio completamente nuovo basato sulla proteomica per analizzare la qualità dell'osso. Potrebbe persino aiutare lo studio archeologico e forense degli scheletri umani.

"Siamo in grado di prendere molto piccolo, campioni di osso su scala nanometrica, e determinare le firme proteiche dell'osso, " disse Deepak Vashishth, capo del dipartimento di ingegneria biomedica di Rensselaer, che ha condotto lo studio. "Questo è un relativamente veloce, modo semplice per noi di determinare la storia dell'osso - come e quando si è formato - così come la qualità dell'osso, e la sua probabilità di frattura".

Risultati dello studio, intitolato "Caratterizzazione biochimica delle principali proteine ​​della matrice ossea utilizzando campioni ossei di dimensioni nanometriche e metodologia proteomica, " sono stati rilasciati online a fine maggio dalla rivista Proteomica molecolare e cellulare. Il giornale, pubblicato dalla Società americana di biochimica e biologia molecolare, conterrà anche la carta in una prossima edizione cartacea.

La ricerca, finanziato dal National Institutes of Health degli Stati Uniti, è stato condotto nei laboratori del Centro per le biotecnologie e gli studi interdisciplinari di Rensselaer.

Le ossa sono composte principalmente da minerali, con la restante quantità costituita da materiale organico. La stragrande maggioranza del materiale organico è collagene. Il restante materiale organico non collagene è una miscela di altre proteine, che formano una matrice interconnessa. La qualità di questa matrice varia notevolmente con l'età, nutrizione, e malattia. Vashishth e il suo gruppo di ricerca studiano questa matrice ossea per determinare come l'interazione e la modifica delle singole proteine ​​influiscano sullo sviluppo, struttura, e la forza dell'osso complessivo.

In questo studio, hanno abbinato la microscopia con acquisizione laser a diverse altre tecniche per creare un metodo completamente nuovo per l'analisi della matrice ossea. L'analisi fornisce dati sulla concentrazione di diverse proteine ​​nella matrice ossea, che a sua volta porta a informazioni chiave sull'osso, ad esempio quando è stato formato, come è stato modificato, e se è più o meno incline alla frattura.

Vashishth ha affermato che questo è un passo importante verso l'aumento delle attuali tecniche di diagnosi dell'osteoporosi, che misurano la perdita ossea e la quantità di osso presente, con nuovo, minimamente invasivo, tecniche guidate dalla proteomica per valutare la qualità dell'osso.

Il giovane campo della proteomica si concentra sulla struttura e sulla funzione delle proteine, ed è maturo per l'innovazione, disse Vashishth. Il termine "proteomica" riecheggia la parola genomica, lo studio dei geni. La proteomica cerca di decodificare il proteoma umano documentando la struttura, funzione, e interazioni delle proteine.

"Questa è una specie di nuova area, perché la frattura ossea è sempre stata considerata dal punto di vista del calcio osseo, una prospettiva minerale, e gli attuali metodi di trattamento dell'osteoporosi sono tutti orientati a questo, " ha detto. "Nell'osteoporosi, poca attenzione è stata dedicata alle proteine ​​ossee. Ecco perché siamo molto entusiasti del nostro nuovo metodo basato sulla proteomica per leggere la firma proteica di un osso, e valutare la qualità dell'osso. Penso che apra una nuova strada per avvicinarsi e studiare l'osteoporosi".

Come tutti i tessuti del corpo umano, le ossa si rigenerano nel tempo. Le ossa si rigenerano molto più lentamente di altri tessuti, però, e lo scheletro impiega circa 10 anni per sostituirsi gradualmente con nuovo tessuto. Diverse parti di un osso si rigenerano a velocità diverse, il che significa che alcune aree di un osso possono essere più vecchie e più suscettibili alla frattura, mentre altre aree dello stesso osso sono più nuove e robuste. Le parti più vecchie e più giovani di un osso hanno firme proteiche diverse e reagiscono in modo diverso ai trattamenti medici. Vashishth ha affermato che il suo nuovo metodo è un modo semplice per aiutare a differenziare tra le diverse aree invecchiate dell'osso, determinarne la qualità, e prevedere la loro suscettibilità alla frattura.

Finalmente, oltre a portare avanti il ​​campo emergente della proteomica ossea e ad aprire nuove possibilità per lo studio e il trattamento dell'osteoporosi, Le scoperte di Vashishth potrebbero rivelarsi utili ai ricercatori di altre aree che si occupano di ossa. Forense, biologia, antropologia, archeologia, e altre aree in cui i campioni ossei sono veramente rari, piccolo, e prezioso probabilmente troverebbe utile analizzare le firme proteiche ossee con un danno minimo al campione osseo, Egli ha detto. Queste informazioni sulla firma proteica potrebbero offrire nuove informazioni su come si sono formate le ossa, insieme alla nutrizione e alla dieta di quegli individui.