Badania nad tworzeniem się tkanki kostnej
Naukowcy udowodnili, że kości, ścięgna i wiązadła powstają na drodze programowanego różnicowania komórek nazywanych chondrocytami podczas rozwoju zarodkowego. Białka BMP odpowiadają za inicjację tzw. chondrogenezy poprzez szlaki zależne od białek SMAD i p38 MAPK. Do niedawna naukowcy nie umieli ustalić roli białka SMAD4 w różnicowaniu komórek podczas chondrogenezy ani określić jego funkcji. Zainicjowali więc projekt SMAD4 LIMB SKELETON, aby wyjaśnić rolę tego białka i zbadać wczesne etapy tworzenia kości. W tych badaniach szczególnie użytecznym modelem okazały się kończyny myszy. Naukowcy dezaktywowali gen Smad4 w mysich zarodkach i badali różnice w przebiegu chondrogenezy. Dzięki tym badaniom porównawczym dowiedzieli się, że białko SMAD4 jest niezbędne dla rozpoczęcia różnicowania komórek podczas chondrogenezy w zawiązkach kończyn i regulacji dynamiki cytoszkieletu aktynowego. W zawiązkach kończyn z niedoborem genu Smad4 naukowcy obserwowali zaburzenia tworzenia się dodatnich dla Sox9 zawiązków palców i elementów szkieletowych kończyn. Stwierdzili też, że nie miała miejsca ekspresja kolagenu typu II, który jest markerem różnicowania w przebiegu chondrogenezy. Stwierdzono też, że niedobór genu Smad4 wpływa na inne krytyczne czynniki, takie jak kompleksy kadheryny, białko Gremlin1 i ligandy semaforyny. Naukowcy z powodzeniem wyizolowali i scharakteryzowali populację mezenchymalnych komórek macierzystych i komórek progenitorowych ze szpiku kostnego dorosłej myszy. Dalsze badania, finansowane w ramach grantu sieci Sinergia , analizują podobieństwa i różnice w chondrogenezie pomiędzy tymi dorosłymi mezenchymalnymi komórkami macierzystymi a mezenchymalnymi komórkami zawiązków kończyn. Wyniki badania pozwolą ujawnić różnice w procesach rozwoju kości i chrząstek. Działania w ramach projektu dostarczyły nowej wiedzy na temat czynników warunkujących tworzenie tkanki kostnej i chrzęstnej w rozwoju zarodkowym. Taka wiedza może okazać się szczególnie użyteczna podczas opracowywania innowacyjnych zamienników kości i chrząstek. Jest to niezwykle ważne dla coraz szybciej starzejącej się populacji, w której wzrasta zapotrzebowanie na leczenie złamań oraz zabiegi wymiany stawów biodrowych i kolanowych.
Słowa kluczowe
Kość, chrząstka, rozwój zarodkowy, szlak sygnałowy BMP, różnicowanie, chondrogeneza, SMAD, Smad4, zawiązki kończyn, aktyna, szkieletowy, Sox9, kolagen typu II, MSC
