Una matrice extracellulare artificiale I sistemi biologici sono composti di cellule in una matrice extracellulare complessa, che svolge un ruolo importante ma non chiaro nell’autoassemblaggio dei peptidi. Alcuni studi hanno chiarito meglio alcuni meccanismi, sostenendo il finale autoassemblaggio di strutture terapeutiche biomimetiche. Salute © Thinkstock Le proteine formate da lunghe catene di peptidi, a loro volta, formano sequenze di aminoacidi, mediano la maggior parte delle funzioni dal livello cellulare fino a livello dell’organismo. Non sorprende allora che peptidi e proteine siano stati oggetto di molti studi che si sono occupati delle loro strutture tridimensionali, la loro formazione e le funzionalizzazioni e il loro ruolo nella condizione di salute e nella malattia. Tuttavia, pochissimi si sono interessati al ruolo del mezzo intracellulare ed extracellulare nel processo di autoassemblaggio. Tali conoscenze sono necessarie per sfruttare le potenzialità di terapie molecolari iniettabili che si autoassembleranno in peptidi funzionali e nanostrutture fibrillari, creando scaffold (strutture) terapeutiche all’interno del corpo. Si ipotizza l’idea di iniettare molecole capaci di replicare le caratteristiche biologiche, sia strutturali che funzionali, della matrice extracellulare. Esse forniranno uno scaffold temporaneo per la rigenerazione del tessuto, che si biodegraderà e sarà poi eliminato oppure reinserito nel tessuto di nuova formazione, quando il processo sarà avviato. Tale terapia, oggetto di fantascienza, richiede un controllo eccellente sul processo di auto-ordinamento e co-assemblaggio. A sua volta, ciò richiede competenze approfondite sul ruolo delle sequenze di aminoacidi di peptidi nel regolare le interazioni molecolari. Tale materia ha costituito l’oggetto del progetto SELFBIOLOGICS (“Mimicry of biology supramolecular logics towards self-assembly of artificial components for life”), finanziato dall’UE. I lipidi della membrana cellulare migrano tra biomembrane. I peptidi potrebbero così cambiare posto praticamente, divenendo idrosolubili e migrando da una nanostruttura per riassemblarsi in un’altra. Gli scienziati hanno studiato la rapida dinamica di scambio nei sistemi di autoassemblaggio dei peptidi, utilizzando tecniche a fluorescenza, per determinare il ruolo delle sequenze di aminoacidi nella velocità di scambio. Hanno poi applicato il metodo della microscopia ottica ad alta risoluzione (microscopia a ricostruzione ottica stocastica), per studiare la distribuzione molecolare lungo le singole fibre durante il processo di scambio. La biomedicina si sta evolvendo rapidamente con terapie sempre più mirate a specifiche molecole, somministrate a tessuti o sistemi cellulari specifici. Si prevede che le tecniche mininvasive, come l’iniezione specifica per sito di molecole per matrici extracellulari artificiali autoassemblanti e la rigenerazione di tessuti, determineranno un eccezionale impatto socio-economico. SELFBIOLOGICS ha consentito di comprendere meglio nella misura necessaria i processi meccanicisti e dinamici nell’autoassemblaggio dei peptidi, spianando la strada a terapie futuristiche. Parole chiave Matrice extracellulare, peptide, autoassemblaggio, rigenerazione dei tessuti, componenti artificiali
