Le cellule staminali mesenchimali dell’osso (bone mesenchymal stem cells – BMSC) sono cellule multipotenti che possono differenziarsi in una varietà di tipi cellulari.
Le molecole che governano i destini delle BMSC e l’osteogenesi sono molte, tra queste ritroviamo le citochine e diversi fattori di trascrizione. Recentemente però, tra i fattori che hanno dimostrato un ruolo cruciale nella differenziazione delle BMSC sono stati identificati anche i microRNA (miRNA).
I miRNA sono RNA non codificanti composti da circa 22 nucleotidi e sono ampiamente presenti negli organismi eucarioti. Queste piccole molecole stabilmente espresse nei fluidi corporei, come il siero, il plasma, l’urina e la saliva, sono strettamente coinvolti nella differenziazione e nella proliferazione di diverse linee cellulari.
Ad oggi, gli studi che hanno analizzato e delineato l’espressione dei vari miRNA nel tessuto osseo indicano che queste molecole sono tra i principali regolatori della formazione ossea poiché sono coinvolte nei pathway cellulari che controllano la differenziazione degli osteoblasti.
Applicazioni dei miRNA
I miRNA si stanno rivelando una grande promessa come biomarker e potenziali bersagli terapeutici. In particolare, mediante complesse analisi in silico, i ricercatori si stanno muovendo per approfondire la conoscenza dello specifico ruolo dei miRNA nella differenziazione delle BMSC in modo da valutarne l’utilizzo nel campo della rigenerazione ossea.
Rigenerazione ossea: cosa è stato scoperto fin oggi?
Anche se la maggior parte dei miRNA si comporta come regolatore negativo dell’osteogenesi, è importante notare che queste molecole, in alcuni contesti, possono agire anche come attivatori dell’osteogenesi. Per esempio, in esperimenti condotti in condizioni di sovraregolazione di specifici miRNA o anti-miRNA nei quali il delivery è stato condotto tramite complessi di nanoparticelle d’argento, è stato ipotizzato l’utilizzo di queste molecole nel trattamento dei disturbi ossei metabolici. I dati di questi studi hanno dimostrato che il trattamento degli osteoblasti – tramite trasfezione in vitro – con miRNA portava ad una raffinata coordinazione dell’espressione di un cluster di geni che codifica proprio per la rigenerazione ossea.
Chirurgia maxillofacciale: come utilizzare i miRNA?
Varie condizioni tra cui malformazioni congenite, traumi e tumori, possono portare a difetti dell’osso maxillo-facciale. La ricostruzione dell’osso è un’operazione complessa e i trattamenti più comuni, ad oggi, sono gli innesti ossei autologhi, gli alloinnesti e gli xenotrapianti. Tuttavia, diverse complicazioni – tra cui disponibilità del donatore, dolore, infezione e rigetto immunitario – possono limitare l’applicazione clinica a largo spettro di queste tecniche.
Negli ultimi anni, l’ingegneria dei tessuti è gradualmente diventata una delle più promettenti alternative alle tradizionali tecniche di rigenerazione ossea. Infatti, è stato dimostrato che le cellule staminali geneticamente modificate svolgono un ruolo significativo nel promuovere la rigenerazione ossea.
In un recente studio pubblicato su Stem Cell Research and Therapy, gli Autori dimostrano che uno specifica miRNA, il miRNA-21, è in grado di promuovere l’osteogenesi nelle BMSC e che gli scaffold di beta-fosfato tricalcico (β-TCP) – una bioceramica policristallina stabilizzata con membrana riassorbibile in collagene e usata come materiale da innesto – “seminati” con BMSC modificati con miRNA-21 inducevano nuova e significativa formazione ossea e riempimento di difetti ossei in un modello animale.
Questi dati, se pur da confermare con nuovi studi su modello umano, sono molto promettenti e consentono di porre le basi per una ricerca applicata nell’ambito di potenziali terapie per la ricostruzione dei difetti ossei a livello maxillo-facciale.
Fonti
- miRNA-21 promotes osteogenesis via the PTEN/PI3K/Akt/HIF-1α pathway and enhances bone regeneration in critical size defects. Yang C et al. Stem Cell Res Ther. 2019 Feb 22;10(1):65.
- MicroRNA Regulation in Osteogenic and Adipogenic Differentiation of Bone Mesenchymal Stem Cells and its Application in Bone Regeneration. Li B. Curr Stem Cell Res Ther. 2018;13(1):26-30.