I ricercatori della North Carolina State University e della Duke University hanno sviluppato "patch" su nanoscala che possono essere utilizzati per sensibilizzare i recettori cellulari mirati, rendendoli più reattivi ai segnali che controllano l'attività cellulare. La scoperta è promettente per promuovere la guarigione e facilitare la ricerca sull'ingegneria dei tessuti.
La ricerca sfrutta il fatto che le cellule di un organismo vivente possono comunicare tramite il contatto fisico. Nello specifico, quando vengono attivati recettori mirati sulla superficie di una cellula, la cellula riceve istruzioni per alterare in qualche modo il suo comportamento. Per esempio, le istruzioni possono indurre una cellula staminale a differenziarsi in una cellula ossea o in una cellula cartilaginea.
Questi recettori rispondono a specifici ligandi, o molecole bersaglio. E quei ligandi devono essere presenti in determinate concentrazioni per attivare i recettori. Se non ci sono abbastanza ligandi target, i recettori non rispondono.
Ora i ricercatori hanno sviluppato cerotti su scala nanometrica che sono incorporati con minuscoli frammenti proteici chiamati peptidi. Questi peptidi si legano a uno specifico recettore cellulare, rendendolo più sensibile al suo ligando bersaglio, il che significa che occorrono meno molecole di ligando per attivare il recettore e la conseguente modificazione del comportamento.
"Questo studio mostra che il nostro concetto può funzionare, e ci sono una miriade di potenziali applicazioni, "dice il dottor Thom LaBean, un professore associato di scienza dei materiali presso la NC State e autore senior di un documento che descrive il lavoro. "Per esempio, se identifichiamo i peptidi rilevanti, potremmo creare cerotti che sensibilizzano le cellule per promuovere la crescita della cartilagine su un lato del cerotto e la crescita ossea sull'altro lato. Questo potrebbe essere usato per accelerare la guarigione o per consentire l'ingegneria tissutale di impianti biomedici".
"La cosa importante di questo è che ci permette di essere estremamente precisi nel controllare il comportamento cellulare e l'espressione genica, "dice Ronnie Pedersen, un dottorato di ricerca studente alla Duke University e autore principale dell'articolo. "Controllando quali peptidi si trovano sul cerotto, possiamo influenzare l'attività della cellula. E manipolando il posizionamento del cerotto, possiamo controllare dove si svolge tale attività."
Il cerotto stesso è fatto di DNA che i ricercatori hanno programmato per autoassemblarsi in flessibili, fogli bidimensionali. I fogli stessi incorporano molecole chiamate biotina e streptavidina che servono a trattenere e organizzare i peptidi utilizzati per sensibilizzare i recettori cellulari.
"Questi peptidi possono legarsi ai recettori cellulari e sensibilizzarli, senza bloccare l'interazione tra i recettori e i loro ligandi bersaglio, " Dice Pedersen. "Questo è ciò che fa funzionare questo approccio".
