Nature, due ricerche sul ruolo di biomateriali e microambienti ingegnerizzati nell'evoluzione di malattie

Sono stati pubblicati su Nature Materials e Nature una review e un paper tra loro correlati che riassumono e dimostrano come sia sempre più riconosciuto il ruolo chiave di biomateriali e microambienti opportunamente ingegnerizzati per controllare il comportamento di cellule e tessuti e lo sviluppo e l’evoluzione di malattie e per chiarire quali sono i meccanismi molecolari di associazione tra proteine che avvengono all’interno delle cellule e che sono coinvolti, in particolare, nei processi di tumorigenesi.

Nei due i lavori sono coinvolti Giovanna Brusatin, afferente INSTM dell’UdR di Padova e Alessandro Gandin (recentemente supportato con borse di studio INSTM), entrambi appartenenti al Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’ateneo padovano.

LA REVIEW DI NATURE MATERIALS

I segnali meccanici sono sempre più riconosciuti come regolatori globali del comportamento cellulare e una meccanotrasduzione del segnale aberrante è ormai noto essere un fattore scatenante di malattie quali cancro, fibrosi cistica e difetti cardiovascolari. Una questione centrale rimane il modo in cui le cellule recepiscono i segnali biomeccanici e li traspongano in comportamenti biologici significativi. I biomateriali e le tecnologie di microfabbricazione sono essenziali per affrontare questo problema.

I microambienti riprodotti in vitro sono in grado di mimare gli aspetti fisici, meccanici e chimici essenziali in cui cellule e tessuti vivono nel corpo umano. Nello specifico lo scopo era riprodurre sistemi aberranti e alterati per effettuare studi a livello di biologia molecolare, essenziali per un avanzamento delle conoscenze biologiche di base e per future applicazioni cliniche.

In particolare, le evidenze scientifiche collegano diversi sistemi basati su biomateriali alle funzioni di YAP/TAZ, due regolatori trascrizionali meccanosensibili altamente correlati che emergono come un sistema di controllo universale per le cellule a una gamma di stimoli elastici e viscoelastici, dallo stato solido a quello fluido.

Al lavoro hanno collaborato Stefano Piccolo, Tito Panciera e Anna Citron del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università di Padova.

Fonte: Biomaterials and engineered microenvironments to control YAP/TAZ-dependent cell behaviour, Nature Materials.

LA RICERCA PUBBLICATA SU NATURE

Il lavoro è un esempio di come l’utilizzo di un approccio all’interfaccia tra biomateriali e biologia molecolare consenta non solo di scoprire importanti meccanismi nel campo della biologia molecolare per future applicazioni in medicina rigenerativa, ma anche di progettare sinergicamente nuovi biomateriali e microstrutture.

Sono stati impiegati idrogel sintetici chimicamente definiti e biofunzionalizzati aventi proprietà meccaniche controllate che mimano la rigidezza dei tessuti naturali. Si sono inoltre progettati ed ingegnerizzati micro-pattern realizzati con processi litografici ottimizzati per ottenere regioni adesive per singole cellule umane, di dimensioni micrometriche e forme controllate. Ciò ha consentito di studiare e comprendere interazioni tra proteine che avvengono all’interno di tali cellule attivati da stimoli meccanici e fisici, mimando in vitro, grazie ai tali sistemi, quella che è la matrice extracellulare dei tumori.

Il lavoro è stato coordinata dal ricercatori gruppo di Stefano Piccolo del Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università di Padova (a cui hanno contribuito Giovanna Brusatin e Alessandro Gandin) e ricercatori del German Cancer Research Center di Heidelberg, del Dipartimento di Medicina di Padova e dell’Istituto IFOM di Milano.

Fonte: The SWI/SNF complex is a mechanoregulated inhibitor of YAP and TAZ, Nature.

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