Si sa, il corpo umano è composto da 30 a 40 milioni di cellule, una vasta e complessa rete di cellule del sangue, neuroni e cellule specializzate che costituiscono organi e tessuti, ma finora capire quali meccanismi controllano la comunicazione tra loro si è dimostrata una sfida significativa per il campo della biologia cellulare. Tuttavia una recente ricerca condotta da alcuni ricercatori del Penn's Department of Chemistry, in collaborazione con i dipartimenti universitari di biologia cellulare e dello sviluppo e biologia, e con la Temple University e l'Università Tecnica di Aquisgrana, ha fornito un nuovo strumento per studiare le cellule sintetiche in modo incredibilmente dettagliato. In pratica questo studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista National Academy of Sciences, ha dimostrato il valore di questo nuovo metodo osservando come la struttura di una cellula indichi la sua capacità di comunicare ed interagire con altre cellule e proteine. In particolare gli scienziati hanno scoperto che le molecole di zucchero svolgono un ruolo chiave nella comunicazione cellulare, fungendo da "canali" che le cellule e le proteine usano per comunicare tra loro. Al riguardo Virgil Percec, principale autore della ricerca in questione, ha affermato: "In definitiva, questa ricerca riguarda la comprensione del funzionamento delle membrane cellulari. Le persone cercano di capire come funzionano le cellule umane, ma è molto difficile da fare: tutto nella cellula è liquido, e questo rende difficile analizzarlo con metodi di routine". In sostanza, come noto, in passato i biologi cellulari hanno utilizzato la diffrazione per studiare le cellule: ciò ha sempre comportato la loro rottura e l'acquisizione di immagini a livello atomico di singole parti, (come le proteine). Tuttavia il problema con questo approccio è che non consente di studiare la cellula nel suo complesso: metodi più recenti, (come la microscopia a fluorescenza), hanno consentito di studiare intere cellule, ma questi strumenti sono complicati e non forniscono la visione ad alta risoluzione che si ottiene con la diffrazione. Ad ogni modo usando cellule sintetiche ingegnerizzate come un sistema modello, Cesar Rodriguez-Emmenegger, (un altro dei principali autori dello studio), ha scoperto un modo per studiare direttamente le membrane cellulari usando una tecnica chiamata microscopia a forza atomica: si tratta di un approccio che genera scansioni ad altissima risoluzione che a loro volta rivelano forme e strutture ad una scala inferiore ad un nanometro, (ovvero quasi 10.000 volte più piccole della larghezza di un capello umano); così facendo gli studiosi sono riusciti a costruire un modello che calcola il modo in cui le immagini strutturali si riferiscono alla funzione della cella. In ogni caso usufruendo di questo nuovo metodo è stato osservato anche che una minore concentrazione di zuccheri sulla superficie della membrana cellulare portava ad una maggiore reattività con le proteine sulle membrane di altre cellule. Comunque sia uno degli obiettivi principali dei ricercatori è capire come controllare la comunicazione cellula-cellula e la funzione cellulare; il che è connesso al loro lavoro continuo nella creazione di cellule ibride composte da parti di cellule umane e batteriche. Difatti, nonostante gli scienziati stanno studiando i mimici di membrane cellulari e dei sistemi ingegnerizzati dal 2010, la scoperta di questo nuovo metodo di diffrazione è stata "un incidente fortunato", (come hanno detto gli autori). A tal proposito lo stesso Virgil Percec ha, infine, concluso spiegando: "Affrontiamo i problemi per i quali altre persone dicono non c'è soluzione. Non si può ottenere un grande successo in una notte. Tutte queste persone nel nostro team sono dotate ed hanno i macchinari necessari per risolvere i vari problemi lungo il percorso che mette insieme la storia".
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