Colla cellulare-Immagine: CC0 Pubblico dominio-
I ricercatori della UC San Francisco (UCSF) hanno ingegnerizzato molecole che agiscono come “colla cellulare”, consentendo loro di dirigere in modo preciso il modo in cui le cellule si legano tra loro. La scoperta rappresenta un passo importante verso la costruzione di tessuti e organi, un obiettivo a lungo cercato dalla medicina rigenerativa.
Le molecole adesive si trovano naturalmente in tutto il corpo e tengono insieme le sue decine di trilioni di cellule in schemi altamente organizzati. Formano strutture, creano circuiti neuronali e guidano le cellule immunitarie verso i loro bersagli. L’adesione facilita anche la comunicazione tra le cellule per mantenere il funzionamento del corpo come un tutto autoregolante.
In un nuovo studio, pubblicato nel numero di Nature del 12 dicembre 2022, i ricercatori hanno ingegnerizzato cellule contenenti molecole di adesione personalizzate che si legano a specifiche cellule partner in modi prevedibili per formare complessi complessi multicellulari.
“Siamo stati in grado di ingegnerizzare le cellule in un modo che ci consente di controllare con quali cellule interagiscono e anche di controllare la natura di tale interazione”, ha affermato l’autore senior Wendell Lim, Ph.D., Byers Distinguished Professor of Cellular and Farmacologia molecolare e direttore del Cell Design Institute dell’UCSF. “Questo apre la porta alla costruzione di nuove strutture come tessuti e organi”.
Rigenerazione delle connessioni tra le cellule
I tessuti e gli organi corporei iniziano a formarsi nell’utero e continuano a svilupparsi durante l’infanzia. Con l’età adulta, molte delle istruzioni molecolari che guidano questi processi generativi sono scomparse e alcuni tessuti, come i nervi, non possono guarire da lesioni o malattie.
Lim spera di superare questo problema progettando cellule adulte per creare nuove connessioni. Ma fare questo richiede la capacità di progettare con precisione il modo in cui le cellule interagiscono tra loro.
“Le proprietà di un tessuto, come ad esempio la tua pelle, sono determinate in gran parte dal modo in cui le diverse cellule sono organizzate al suo interno”, ha affermato Adam Stevens, Ph.D., Hartz Fellow presso il Cell Design Institute e primo autore della carta. “Stiamo escogitando modi per controllare questa organizzazione delle cellule, che è fondamentale per poter sintetizzare i tessuti con le proprietà che vogliamo che abbiano”.
Gran parte di ciò che rende distinto un dato tessuto è quanto strettamente le sue cellule sono legate insieme. In un organo solido, come un polmone o un fegato, molte cellule saranno legate abbastanza strettamente. Ma nel sistema immunitario, i legami più deboli consentono alle cellule di fluire attraverso i vasi sanguigni o strisciare tra le cellule strettamente legate della pelle o dei tessuti degli organi per raggiungere un agente patogeno o una ferita.
Per dirigere quella qualità del legame cellulare, i ricercatori hanno progettato le loro molecole di adesione in due parti. Una parte della molecola funge da recettore all’esterno della cellula e determina con quali altre cellule interagirà. Una seconda parte, all’interno della cellula, sintonizza la forza del legame che si forma. Le due parti possono essere mescolate e abbinate in modo modulare, creando una serie di cellule personalizzate che si legano in modi diversi attraverso lo spettro dei tipi di cellule.
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Il codice alla base dell’assemblaggio cellulare
Stevens ha detto che queste scoperte hanno anche altre applicazioni. Ad esempio, i ricercatori potrebbero progettare tessuti per modellare gli stati di malattia, per facilitarne lo studio nel tessuto umano.
L’adesione cellulare è stata uno sviluppo chiave nell’evoluzione degli animali e di altri organismi multicellulari e le molecole di adesione personalizzate possono offrire una comprensione più profonda di come è iniziato il percorso dagli organismi singoli a quelli multicellulari.
“È molto eccitante che ora capiamo molto di più su come l’evoluzione possa aver iniziato a costruire corpi“, ha detto il ricercatore. “Il nostro lavoro rivela un codice di adesione molecolare flessibile che determina quali cellule interagiranno e in che modo. Ora che stiamo iniziando a capirlo, possiamo sfruttare questo codice per dirigere il modo in cui le cellule si assemblano in tessuti e organi. Questi strumenti potrebbero essere davvero trasformativi”.
Fonte:Nature
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