Ruolo del substrato di coltura sul differenziamento di cellule staminali isolate da muscolatura umana.
Progetto Secondo Ingber (1-4), la struttura della cellula animale segue le leggi della "tensegrity", un modello architettonico basato sulla continuità tensionale e non sulla continuità pressoria (come nel caso dell'arco di pietra con chiave di volta). All'interno di una data cellula, le forze tensili, generate dall'acto-miosina, vengono assorbite (controbilanciate) da elementi rigidi (microtubuli), fino al raggiungimento di un "equilibrio meccanico" detto "prestress". Tutte le morfologie cellulari sono il frutto di un raggiunto stato di prestress. Questo equilibrio meccanico, specifico per ogni elemento cellulare, permette alla cellula di selezionare una propria specifica risposta (organizzazione citoscheletrica, espressione di proteine specifiche, modificazione chimica di molecole proteiche, ecc.)nei confronti delle diverse sollecitazioni provenienti dal microambiente. Ogni cambiamento, apportato allo stato di prestress, porta, inevitabilmente, alla ricerca ed al successivo raggiungimento di un nuovo equilibrio meccanico e, conseguentemente, alla comparsa di fisiologie cellulari con differenti caratteristiche. Cellule contrattili, come le fibrocellule muscolari, trasmettono le forze meccaniche, generatesi a livello del loro apparato contrattile, alla matrice extracellulare. Risulta, quindi, intuitivo come le carattistiche meccaniche del substrato di coltura (rigidità o cedevolezza), possano riflettersi sul prestress di detti elementi cellulari. Se, come avviene nelle colture convenzionali, il substrato (vetro, plastica, ecc.) risulta totalmente indeformabile, la contrazione cellulare sarà chiaramente isometrica. Su di una matrice più cedevole (gel di collagene, fibrina, poliacrilamide, ecc.), al contrario, i miociti saranno in grado di contrarsi, modificando i propri parametri dimensionali. Tutto questo sembra influenzare profondamente il differenziamento di elementi contrattili in coltura. In presenza di substrati rigidi, un mioblasto tende a produrre rubusti fasci di microfilamenti (stress-fibers) e strutture di adesione (placche di adesione), del tutto simili a ciò che caratterizza un fibroblasto. Solo matrici con caratteristiche meccaniche "tissue-like", permettono il corretto differenziamento muscolare.
Con la presente ricerca, intendiamo assemblare un substrato di coltura che permetta il corretto differenziamento di cellule staminali muscolari, sia in coltura che in vivo (dopo trapianto).
BIBLIOGRAFIA: 1)Ingber et al.(1981)-PNAS 6, 3901-3905; 2)Chicurel et al.(1998)-Curr.Opin.Cell Biol. 10, 232-239; 3)Ingber (2003)-J.Cell Sci. 116, 1157-1173; 4)Ingber (2003)-J.Cell Sci. 116, 1397-1408.
IL LAVORO VERRA'SVOLTO IN COLLABORAZIONE CON L'ISTITUTO NEUROLOGICO "CARLO BESTA".