محققان نشان دادند که نانوسیلیکا می‌تواند نقش مهمی در بیان ژن داشته باشد و احتمالا بتوان از این نقش برای کمک به بهبود و بازسازی بافت‌ها و اندام‌های آسیب‌دیده استفاده کرد.
نانوسیلیکا نقش مهمی در بیان ژن دارد
هر گونه، از باکتری گرفته تا انسان، قادر به بازسازی خود است. بازسازی توسط فرآیندهای مولکولی که بیان ژن را برای کنترل نوسازی، ترمیم و رشد بافت تنظیم می‌کنند، انجام می‌شود.
همکاری بین محققان دپارتمان مهندسی بیومدیکال و کالج پزشکی در دانشگاه A&M تگزاس، نقش حیاتی مواد معدنی را در تنظیم بیان ژن، در نتیجه کنترل تعداد پروتئین‌هایی که یک سلول باید بسازد، مشخص می‌کند و در نتیجه بازسازی بافت را تشویق کرده و هویت سلولی را بازتعریف می‌کند.
این تحقیق راه را برای مطالعات آینده برای شناسایی نقش مواد معدنی خاص و همچنین چگونگی مونتاژ آن‌ها برای طراحی نسل بعدی داروهای معدنی برای بهبود بافت آسیب دیده هموار می‌کند.
مواد معدنی عناصر معدنی هستند که نقش‌های حیاتی زیادی ایفا می‌کنند و به طور متقابل با ویتامین‌ها، آنزیم‌ها، هورمون‌ها و سایر کوفاکتورهای مغذی برای تنظیم هزاران عملکرد زیستی بدن کار می‌کنند. اگرچه نشان داده شده است که چندین ماده معدنی بیان ژن و فعالیت سلولی را تنظیم می‌کنند، کار بسیار کمی روی درک مکانیسم‌های مولکولی زیربنایی انجام شده است.
این گروه تحقیقاتی مطالعه‌ای انجام دادند که در آن دسته جدیدی از نانوذرات مبتنی بر مواد معدنی برای هدایت سلول‌های بنیادی انسان به سمت سلول‌های استخوان، معرفی شده است. این نانوذرات به طور خاص به عنوان نانو سیلیکات شناخته می‌شوند و با استفاده از آن‌ها، این تیم قادر به تعیین نقش مواد معدنی در تنظیم پروفایل‌های بیان ژن برای هدایت تمایز سلول های بنیادی است.
این نانوسیلیکات‌ها، نانوذرات معدنی دیسکی شکل با قطر ۲۰ تا ۳۰ نانومتر و ضخامت ۱-۲ نانومتر هستند. این نانوذرات بسیار زیست سازگار بوده و به راحتی توسط سلول‌ها بلعیده می‌شوند. هنگامی که این نانوذرات وارد سلول می‌شوند، به آرامی در مواد معدنی منفرد مانند سیلیکون، منیزیم و لیتیوم حل می‌شوند.
نانوسیلیکات‌ها به مواد معدنی منفرد در داخل سلول‌ها تجزیه می‌شوند و مجموعه‌ای از ژن‌های کلیدی را «روشن» می‌کنند که منجر به جریان اطلاعات در سراسر سلول‌ها می‌شود که به عنوان مسیرهای سیگنال‌دهی شناخته می‌شوند. این مسیرهای سیگنالی مسئول دستور دادن به سلول‌ها برای انجام عملکردهای خاص مانند تبدیل به نوع دیگری از سلول‌ها یا شروع فرآیند بهبودی با ترشح پروتئین‌های خاص بافتی به نام ماتریکس خارج سلولی هستند.
این ماتریس‌های خارج سلولی از پروتئین های مختلفی از جمله گلیکوپروتئین‌ها و پروتئوگلیکان‌ها تشکیل شده‌اند که ترمیم بافت را تسهیل کرده و از عملکرد بافت پشتیبانی می‌کنند.
یکی از یافته‌های اصلی این مطالعه این است که مواد معدنی مانند سیلیکون، منیزیم و لیتیوم در ایجاد استخوان‌سازی نقش دارند، فرآیندی که طی آن سلول‌های بنیادی به بافت‌های نرم و سخت مانند غضروف و استخوان در انسان‌های جوان تبدیل می‌شوند.
در این مطالعه، آن‌ها داده‌های توالی‌یابی کامل رونویسی (RNA-seq) را برای ارزیابی اثر نانوسیلیکات‌ها و محصولات انحلال یونی بر پروفایل بیان ژن سلول‌های بنیادی تجزیه و تحلیل کردند.
