Nanokrzemiany i ich potencjał w leczeniu uszkodzonej tkanki - portal DOZ.pl
gojące się rany na kolanie
Arkadiusz Dąbek

Czy minerały są kluczowe w leczeniu uszkodzonej tkanki?

Regeneracja tkanek odbywa się dzięki procesom molekularnym, które regulują ekspresję genów. Owa ekspresja genów służy kontrolowaniu odnowy, odbudowy i wzrostu tkanek. Jaką rolę w tym procesie odgrywają minerały?

Odkrycie, które przysłuży się nowym lekom

Współpraca naukowców z instytutów powiązanych z Uniwersytetem Texas A&M doprowadziła do zrozumienia kluczowej roli minerałów w regulowaniu ekspresji genów. Dojrzano szczegóły zachodzące w procesie, w którym występuje kontrolowanie liczby białek, wytwarzanych przez komórkę. Skutkiem tego jest zachęcanie tkanek do regeneracji.

Studia te torują drogę przyszłym badaniom, mającym na celu opisanie roli określonych minerałów oraz sposobów ich łączenia. Dzięki temu uzyskamy wiedzę na temat projektowania następnej generacji leków mineralnych do leczenia uszkodzonej tkanki. Publikacja ukazała się na łamach „Science Advances”.

Minerały to nieorganiczne elementy, które odgrywają wiele istotnych ról, współdziałając interaktywnie z witaminami, enzymami, hormonami i innymi składnikami odżywczymi. Regulują tysiące biologicznych funkcji organizmu. Mimo że wykazano, iż kilka minerałów reguluje ekspresję genów i aktywność komórkową, to stosunkowo niewiele prac koncentrowało się na zrozumieniu leżących u podstaw mechanizmów molekularnych.

Kostnienie śródchrzęstne

Grupa inżynierska została poprowadzona przez prof. Akhilesha Gaharwara. Badanie oparło się na metodzie wprowadzenia nowej klasy nanocząstek mineralnych, aby skierować ludzkie komórki macierzyste w stronę komórek kostnych. Nanocząstki znane są konkretnie jako nanokrzemiany. Dzięki nim zespół jest w stanie zrozumieć rolę minerałów w regulacji profili ekspresji genów, aby kierować różnicowaniem komórek macierzystych.

Nanokrzemiany są cząsteczkami mineralnymi w kształcie dysku o średnicy 20–30 nm i grubości 1–2 nm. Są wysoce zgodne pod kątem biologicznym i łatwo wchłaniane przez komórki. Po wejściu do ciała komórki powoli rozpuszczają się w poszczególne minerały, takie jak krzem, magnez lub lit.

Nanokrzemiany, rozpadając się na poszczególne minerały wewnątrz komórek, uruchamiają zestaw kluczowych genów, które odpowiadają za przepływ informacji. Owy obieg określa się mianem szlaków sygnałowych. Szlaki te instruują komórki, aby przejęły określone funkcje, takie jak przekształcanie się w inny typ komórek lub rozpoczynanie procesu gojenia poprzez wydzielanie białek specyficznych tkankowo, znanych jako macierz zewnątrzkomórkowa. Te macierze z kolei składają się z różnych białek – w tym glikoprotein i proteoglikanów – które ułatwiają gojenie tkanek i wspierają ich funkcje.

Naukowcy dokonali połączenia metod w ramach badań interdyscyplinarnych – inżynierii biomedycznej i genomiki.  Dzięki temu zrozumieli i są w stanie opisywać istotne geny, które w ramach leczenia minerałami uruchamiają się różnymi ścieżkami sygnałowymi. Jednym z głównych odkryć tych studiów jest to, że minerały – typu krzem, magnez i lit – biorą udział w wywoływaniu kostnienia śródchrzęstnego. Proces ten polega na tym, że komórki macierzyste są przekształcane w miękkie i twarde tkanki, takie jak chrząstki i kości u młodych ludzi.

Polecane dla Ciebie

Sukces interdyscyplinarnej metody

Podczas studiów poddano analizie dane z całego sekwencjonowania RNA-seq (transkryptomicznego), aby ocenić wpływ nanokrzemianów i produktów rozpuszczania jonów na profile ekspresji genów komórek macierzystych. Sekwencjonowanie RNA-seq – tj. test o wysokiej przepustowości obejmujący cały transkryptom – zapewnia miarodajny i całościowy przegląd profili ekspresji genów, aby rozpoznać szlaki zaburzone przez określone leczenie.

Doktorantka Anna Brokesh, współautorka publikacji, podkreśla znaczenie poczynionych ustaleń, gdyż pytanie: jak minerały wpływają na ludzkie ciało, zajmowało wielu badaczy. Niemniej na poziomie komórkowym występowały ograniczenia w dowodzeniu twierdzeń. Dlatego nowe badanie zespołu naukowego jest jednym z pierwszych takich, w których wykorzystano bezstronne sekwencjonowanie całego transkryptomu, aby określić stan faktycznego tego, jak jony mineralne mogą kierować losem komórek macierzystych.

Proponowane podejście jest odpowiedzią na długotrwałe wyzwanie w dotychczasowych próbach terapeutycznych, które wykorzystują ponad fizjologiczne faktory wzrostu do kierowania badaniami tkankowymi. Niemniej obecne sposoby są związane z szeregiem powikłań – np. niekontrolowanym tworzeniu się tkanek, zapaleniem i onkogenezą, wytwarzaniem lub powstawaniem komórek nowotworowych. W związku z tym medycyna regeneracyjna staje przed problemem ograniczeń na polu poszukiwań odpowiedniego środka terapeutycznego, ponieważ wpływają one ujemnie na organizmy ludzi.

Według przewidywań prof. Gaharwara wpływ publikacji będzie dalekosiężny, ponieważ zrozumienie działania minerałów w stosunku do osiągania pożądanej regulacji aktywności komórkowej ma duży potencjał. Może bowiem otworzyć nowe możliwości w rozwoju terapii medycyny regeneracyjnej, dostarczaniu leków oraz stymulacji systemu immunologicznego.

  1. A.M. Brokesh, L.M. Cross, A.L. Kersey, A. Murali, Ch. Richter, C.A. Gregory, I. Singh, A.K. Gaharwar, Dissociation of nanosilicates induces downstream endochondral differentiation gene expression program, „Science Advances”, nr 8 (17) 2022.
  2. Minerals can be key to healing damaged tissue: Collaboration identifies crucial role of minerals in regulating gene expression, „sciencedaily.com” [online], www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220506141148.htm [dostęp:] 09.05.2022.
  3. Dissociation of nanosilicates induces downstream endochondral differentiation gene expression program, „www.science.org” [online], https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl9404 [dostęp:] 09.05.2022.

Twoje sugestie

Dokładamy wszelkich starań, aby podane zdjęcie i opis oferowanych produktów były aktualne, w pełni prawidłowe oraz kompletne. Jeśli widzisz błąd, poinformuj nas o tym.

Zgłoś uwagi Ikona

Polecane artykuły

Porozmawiaj z farmaceutą
Infolinia: 800 110 110

Zadzwoń do nas jeśli potrzebujesz porady farmaceuty.
Jesteśmy dla Ciebie czynni całą dobę, 7 dni w tygodniu, bezpłatnie.

Pobierz aplikację mobilną Pobierz aplikację mobilną Doz.pl

Ikona przypomnienie o zażyciu leku.
Zdarza Ci się ominąć dawkę leku?

Zainstaluj aplikację. Stwórz apteczkę. Przypomnimy Ci kiedy wziąć lek.

Dostępna w Aplikacja google play Aplikacja appstore
Dlaczego DOZ.pl
Niższe koszta leczenia

Darmowa dostawa do Apteki
Bezpłatna Infolinia dla Pacjentów.

ikona niższe koszty leczenia
Bezpieczeństwo

Weryfikacja interakcji leków.
Encyklopedia leków i ziół

Ikona encklopedia leków i ziół
Wsparcie w leczeniu

Porady na czacie z Farmaceutą.
E-wizyta z lekarzem specjalistą.

Ikona porady na czacie z farmaceutą
Newsletter

Bądź na bieżąco z DOZ.pl

Ważne: Użytkowanie Witryny oznacza zgodę na wykorzystywanie plików cookie. Szczegółowe informacje w Regulaminie.

Zamnij