Faro per la formazione del tessuto

Le proteine più comuni nel nostro corpo sono i collageni. Costituiscono circa un terzo di tutte le proteine e si legano tra loro per formare fibre stabili. La pelle, i tendini, la cartilagine, le ossa e il tessuto connettivo ne sono composti. I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ora sviluppato una molecola composta da diversi componenti che interagisce con il collagene e può essere utilizzata per visualizzare i punti in cui si formano nuovi tessuti nel corpo.

L'aumento della formazione di fibre di collagene si verifica, ad esempio, durante la guarigione delle ferite, ma anche durante la crescita dei tumori. Nell'ambito di questa nuova formazione, le molecole di collagene filiformi si reticolano per formare fibre stabili. Ciò richiede un enzima chiamato LOX. Questo enzima ossida alcuni siti delle molecole di collagene. Questi siti chimicamente modificati reagiscono poi con le loro controparti su altri filamenti di collagene e si legano ad essi.

Sensore e peptide funzionale

I ricercatori, guidati da Helma Wennemers, professoressa presso il Laboratorio di Chimica Organica dell'ETH di Zurigo, hanno sviluppato una molecola sensore con fluorescenza inducibile. Di per sé non è fluorescente. Inizia a brillare solo dopo aver reagito con l'enzima LOX. La molecola sensore è quindi un marcatore dell'attività della LOX. Gli scienziati hanno poi collegato questa molecola a un breve peptide filamentoso simile al collagene. I ricercatori hanno dotato questo peptide di un cosiddetto gruppo reattivo che reagisce esclusivamente con il collagene ossidato.

In collaborazione con i ricercatori del gruppo di Sabine Werner, professoressa di biologia cellulare, gli scienziati hanno condotto esperimenti sui topi in cui hanno iniettato la molecola multicomponente nella pelle, nonché esperimenti in vitro con sezioni di tessuto. Ciò ha permesso di dimostrare che La molecola si inserisce nelle fibre di collagene dove si sta formando un nuovo tessuto. Inoltre, si illumina quando si avvia la formazione di nuovo tessuto e si forma l'enzima LOX. "La struttura modulare e i tre componenti - sensore, peptide e gruppo reattivo - rendono il nostro sistema estremamente specifico e preciso", spiega Matthew Aronoff. ? uno scienziato senior del gruppo di Wennemer e primo autore dello studio.

Per la medicina oncologica e la guarigione delle ferite

Poiché il nuovo tessuto si forma principalmente ai margini dei tumori durante la loro crescita, la nuova molecola può essere utilizzata per rendere visibili i bordi del tumore, ad esempio durante l'esame delle biopsie. "Una delle nostre visioni è che un giorno i chirurghi potranno usare questa molecola direttamente sul tavolo operatorio durante l'asportazione di un tumore", afferma l'ETH professor Wennemers. La molecola indicherebbe ai chirurghi il bordo del tumore e aiuterebbe a rimuovere l'intero tumore.

Altre possibili applicazioni della nuova molecola marcatore riguardano la guarigione delle ferite, ad esempio la ricerca sulla formazione dei tessuti in principio o sui disturbi della guarigione nel diabete e in altre malattie. Le questioni corrispondenti saranno studiate anche nell'ambito del progetto di ricerca interdisciplinare sulla pelle Skintegrity, a cui partecipa l'ETH di Zurigo.

Gli scienziati hanno depositato un brevetto per il sistema. Attualmente stanno esplorando varie opzioni per portare il sistema alla maturità del mercato o per svilupparlo ulteriormente per ulteriori applicazioni.

Per questo lavoro di ricerca, pubblicato per la prima volta su una rivista scientifica, i ricercatori sono stati premiati lo scorso anno con l'ETH di Zurigo Spark Award. Ulteriori informazioni in questo video: