Scienziati dell'Università di Friburgo e dell'Università di Basilea hanno identificato un regolatore principale per la rigenerazione ossea. Prasad Shastri, Il Professore di Chimica Macromolecolare Biofunzionale presso l'Istituto di Chimica Macromolecolare e Professore di Ambienti di Segnalazione Cellulare nel Cluster of Excellence BIOSS Center for Biological Signaling Studies presso l'Università di Friburgo ha guidato lo studio. Il team ha pubblicato i risultati sulla prestigiosa rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Il tessuto osseo è un nano-composito:la fase minerale inorganica cosiddetta idrossiapatite conferisce stabilità ossea, e questi nanocristalli contenenti calcio sono dispersi in una struttura organica costituita dal collagene proteico. Sebbene il tessuto osseo si ringiovanisca per tutta la vita, indurre l'osso danneggiato a riparare si è rivelato difficile. La distruzione dell'osso malsano è un passo necessario nella saga della nuova formazione ossea.

Durante questa distruzione dell'osso, molte biomolecole immagazzinate nella matrice organica vengono rilasciate e svolgono un ruolo nel processo di ripristino osseo inducendo le cellule staminali mesenchimali (MSC) che risiedono nel midollo osseo a formare attivamente l'osso. Questo passaggio presenta una sorta di crocevia nel processo di rigenerazione ossea in quanto, Le MSC possono diventare cellule ossee e depositare osso o diventare cellule cartilaginee e depositare una matrice cartilaginea (il callo) che poi si trasforma in osso. Il modo in cui la degradazione che accompagna la matrice di idrossiapatite influisce su questo bivio è rimasto una sorta di mistero.

Utilizzando una fase minerale biomimetica simile all'osso sviluppata nel laboratorio di Shastri, il team di scienziati ha svelato che la fase minerale ossea è un "decisore" chiave nella formazione dell'osso. Nello studio associato post-dottorato Dr. Melika Sarem del gruppo di Shastri, in collaborazione con il gruppo di ricerca del Prof. Ivan Martin presso il Dipartimento di Biomedicina (Ospedale Universitario di Basilea, Università di Basilea), hanno scoperto che la fase minerale dell'osso può stimolare un recettore chiamato recettore sensibile al calcio extracellulare (CaSR), una proteina che rileva il calcio al di fuori delle cellule ed è espressa dalle MSC. L'eccessiva stimolazione del CaSR costringe le MSC a formare direttamente l'osso anziché tramite un passaggio cartilagineo. Riferiscono inoltre che l'interferenza con la segnalazione tramite CaSR può arrestare completamente la formazione di osso in vivo.

Però, in una svolta a questa danza molecolare, hanno scoperto che stimolando il recettore dell'ormone paratiroideo-1 (PTH1R), il regolatore chiave dell'omeostasi dello ione calcio, può salvare le MSC dalle grinfie di CaSR e promuovere la formazione di osso attraverso un intermedio della cartilagine. "La nostra scoperta offre nuove informazioni su come la fase minerale ossea può dettare la nuova formazione ossea", afferma il prof. Shastri. I risultati del nostro studio hanno enormi implicazioni per la progettazione di nuove superfici implantari per la rigenerazione ossea, " aggiunge il dottor Sarem.

In malattie come l'osteoporosi, l'osso è degradato con un rinnovamento minimo dell'osso perso. "Il nostro studio pone il CaSR esattamente al centro del paradigma della rigenerazione ossea e ora possiamo dire che è un regolatore principale della formazione ossea e questo potrebbe spiegare perché i pazienti osteoporotici hanno difficoltà a guarire le loro fratture, "dice Shastri.