Interazioni tra cellule e ambiente
Le cellule possiedono un’intrinseca capacità di mantenere l’integrità meccanica alterando in modo dinamico la loro forma. Questo è il risultato dell’interazione tra la membrana plasmatica e la matrice extracellulare ed è mediato attraverso il citoscheletro e varie molecole di adesione. Diverse funzioni cellulari tra cui divisione cellulare, migrazione e stimoli meccanici dipendono da questa intricata interazione. Per chiarire l’interazione tra cellule e loro ambiente, gli scienziati del progetto CYTOANCHOR (Actin–membrane anchoring in giant liposomes: a biomimetic system to study cell mechanics), finanziato dall’UE, si sono prefissi di analizzare il fenomeno a diversi livelli. Sono stati impiegati differenti sistemi modello per studiare l’ambiente extracellulare, il citoscheletro intracellulare e la cellula stessa. Rispetto alla matrice extracellulare, il team CYTOANCHOR si è concentrato sulla fibrina, la base per i coaguli di sangue. Essi hanno chiarito la graduale compattazione delle fibre durante la formazione e la maturazione dei coaguli di fibrina, un processo fondamentale per la capacità di irrigidimento e degradazione dei coaguli di sangue. Curiosamente, hanno scoperto che la fibrina può conservare la memoria meccanica seguendo una deformazione, la quale consente di adeguare la propria struttura in relazione alla sollecitazione applicata. I ricercatori sono riusciti a prevedere le proprietà della fibrina attraverso un modello teorico per polimeri semi-flessibili, il quale ha offerto una visione relativa al meccanismo di aggregazione di vari biopolimeri. Lo studio della dinamica inerente all’actina a livello del filamento ha condotto alla scoperta che i filamenti di actina si allineano e si smontano in maniera delicata, senza districamento. Il comportamento delle reti di actina è influenzato anche da molecole che si legano in modo incrociato, le quali dettano la dinamica e la contrattilità dell’actina. Gli scienziati hanno studiato il comportamento delle cellule nelle reti di collagene simil-tessuto e hanno concluso che le cellule possono intervenire nel loro ambiente attraverso interazioni reciproche, una proprietà implicata nell’invasione cellulare. L’impatto dei farmaci anti-migratori è dipeso dalla condizione della matrice extracellulare, un’individuazione con vaste implicazioni nel campo della scoperta di nuovi farmaci. Oltre alle conoscenze fondamentali, i risultati del progetto CYTOANCHOR potrebbero essere sfruttati per la progettazione di nuovi materiali biocompatibili biologici e matrici per applicazioni di medicina rigenerativa.
Parole chiave
Cellula, membrana, matrice extracellulare, citoscheletro, actina, fibrina, cross-linker
