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Cellule Muscolari

 

Una possibile strada alternativa nella medicina rigenerativa per le persone con disturbi muscolari consiste nel capire come fondere insieme le cellule staminali muscolari, al fine di formare dei tessuti muscolari scheletrici funzionanti. In uno studio pubblicato su Nature Communications si afferma che alcuni scienziati hanno identificato un nuovo gene essenziale in questo processo, portando una nuova luce su possibili strategie terapeutiche innovative.

Guidato dai ricercatori dell'Istituto Medico Centrale del Cuore del Cincinnati Children's Hospital, lo studio dimostra che il gene Gm7325 e le proteine ad esso correlate, che gli scienziati hanno definito "myomerger", rende le cellule staminali muscolari pronte a fondersi, per sviluppare i muscoli scheletrici che il corpo utilizza per muoversi e sopravvivere. Essi mostrano anche che i miomerger lavorano con un altro gene, il Tmem8c, e la sua proteina associata "myomaker", per fondere delle cellule che normalmente non lo farebbero. Negli esami di laboratorio su topi embrionali progettati per non esprimere i myomerger nei muscoli scheletrici, gli animali non sviluppavano abbastanza fibre muscolari per vivere.

"Questi risultati stimolano la ricerca di nuovi percorsi per le terapie cellulari per la medicina rigenerativa", ha affermatoto Douglas Millay, ricercatore senior e scienziato del Dipartimento di Biologia Cardiovascolare Molecolare del Cincinnati Children's Hospital. "Questo ha il potenziale per far sì che le cellule che esprimono il myomaker e i myomerger possano essere caricate con materiale terapeutico e poi fuse con il tessuto malato. Un esempio potrebbe essere la distrofia muscolare, che è una malattia genetica devastante che colpisce i muscoli. La tecnologia di fusione potrebbe essere sfruttata per fornire cellule muscolari con una copia normale del gene mancante."

Uno dei misteri molecolari che ostacolano lo sviluppo della terapia rigenerativa per i muscol riguarda la scoperta dei precisi processi genetici e molecolari che operano le cellule staminali muscolari scheletriche (chiamate mioblasti) per fondersi e formare le fibre muscolari striate, che consentono il movimento. Millay e i suoi colleghi stanno identificando, decostruendo e analizzando questi processi per cercare nuovi indizi terapeutici.

I disturbi degenerativi muscolari di natura genetica si contano a dozzine, ma sono rari nella popolazione nel suo complesso. Le principali categorie di queste malattie devastanti sono: distrofia muscolare, miopatia congenita e miopatia metabolica. Le distrofie muscolari sono un gruppo di più di 30 malattie genetiche caratterizzate da progressiva debolezza e degenerazione dei muscoli scheletrici che controllano il movimento. La forma più comune è quella di Duchenne.

Uno studio precedente di Millay, effettuato nel 2014, ha identificato il myomaker e il suo gene attraverso l'analisi bioinformatica. Il myomaker è anche essenziale per fondere le cellule staminali del miocardio. Tuttavia, da quel lavoro è apparso chiaramente che il myomaker non lavora da solo,  e che ha bisogno di un partner per guidare il processo di fusione. Lo studio attuale indica che il myomerger è il collegamento mancante per la fusione e che entrambi i geni sono assolutamente necessari per la fusione medesima, secondo i ricercatori.

Per trovare altri geni che regolano la fusione, il team di Millay ha proiettato quelli attivati dall'espressione di una proteina chiamata MyoD, che è l'iniziatore primario di tutti i geni che formano i muscoli. Il team si è concentrato sui primi 100 geni indotti da MyoD (incluso il GM7325 / myomerger) e ha progettato uno schermo per testare i fattori che potrebbero funzionare all'interno e fra le membrane cellulari. Hanno anche cercato dei geni non studiati in precedenza, che hanno un ruolo nella fusione delle cellule staminali muscolari. Queste analisi hanno infine portato all'individuazione di un gene precedentemente e non specificamente elencato nel database, il gene Gm7325.

I ricercatori hanno quindi testato le colture cellulari e i modelli sui topi usando un processo di modifica genetica chiamato CRISPR / Cas9 per dimostrare come la presenza o l'assenza di myomaker e myomerger, sia individualmente sia in unione, influenzino la fusione cellulare e la formazione muscolare. Questi test indicano che le cellule muscolari chiamate miociti, con deficit di queste proteine, le quali si differenziano per formare l'unità contrattile del muscolo o sarcomero, non si uniscono per formare un tessuto muscolare completamente funzionale.

I ricercatori stanno ora costruendo sulle loro scoperte attuali, stabilendo un sistema per ricostituire la fusione cellulare nelle cellule dei mammiferi, un'abilità ancora non raggiunta dalla scienza biomedica. Ad esempio, al di là degli effetti di fusione cellulare di myomaker e myomerger, non è noto come il myomaker o il myomerger inducano la fusione della membrana cellulare. Conoscere questi dettagli sarebbe fondamentale per sviluppare potenziali strategie terapeutiche in futuro, secondo Millay. Questo studio identifica il myomerger come una proteina fondamentale richiesta per lo sviluppo del muscolo, utilizzando le colture cellulari e modelli di laboratorio sperimentati sui topi. Gli autori sottolineano che sarà necessaria un'ampia ricerca aggiuntiva per determinare se questi risultati possano essere trasferiti in un ambiente clinico.

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