L’imaging all’avanguardia getta nuova luce sulle cellule che distruggono l’osso

L’osso può sembrare una struttura dura e senza vita, ma ora le cellule che vivono al suo interno sono state fotografate con un dettaglio senza precedenti, grazie a un metodo di imaging innovativo sviluppato presso il Garvan Institute of Medical Research.

Il nuovo metodo consente ai ricercatori di studiare le cellule all’interno delle ossa dei topi, per visualizzare non solo sezioni isolate, ma l’intera lunghezza di un osso. Con un nuovo livello di dettaglio visivo, i ricercatori hanno scoperto che gli osteoclasti, le cellule che distruggono il tessuto osseo, sono più attivi in ​​alcune parti dell’osso rispetto ad altre. Questa conoscenza potrebbe essere utilizzata per sviluppare nuovi trattamenti per l’osteoporosi e per le cellule tumorali dormienti, che possono rimanere nascoste nelle ossa per anni finché non vengono riattivate dagli osteoclasti.

“Il nostro metodo ci ha fornito una finestra senza precedenti su come le cellule procedono alla degradazione dell’osso, dandoci un nuovo modo di studiare l’osteoporosi e la recidiva del cancro nelle ossa”, afferma il professor Tri Phan, capo del laboratorio di microscopia intravitale e di espressione genica (IMAGE) Lab, immunologo presso il St Vincent’s Hospital Sydney, co-direttore del Precision Immunology Program presso Garvan e autore senior dell’articolo, pubblicato in Protocolli della natura.

“Possiamo finalmente visualizzare all’interno dell’osso i processi che pensavamo stessero accadendo, ma che finora erano oltre i limiti delle tecniche microscopiche convenzionali. Stiamo solo iniziando a comprendere le implicazioni di questa entusiasmante tecnologia.”

Non dando alle cellule che causano malattie nessun posto dove nascondersi

Gli osteoclasti sono fondamentali per i normali processi di mantenimento e riparazione delle ossa, ma quando sono eccessivamente attivi possono causare un danno eccessivo, noto come osteoporosi.

“L’interno delle ossa viventi è uno ‘spazio oscuro’ difficile da studiare, a causa della sua struttura dura e mineralizzata”, afferma la co-autrice Dr. Nayan Deger Bhattacharyya, ricercatrice post-dottorato presso l’IMAGE Lab. “Per comprendere malattie come l’osteoporosi e le recidive del cancro, abbiamo bisogno di sviluppare la tecnologia per guardare all’interno del tessuto osseo.”

La nuova tecnica sviluppata presso il Centro ACRF INCITe di Garvan può essere utilizzata per acquisire immagini di altri processi cellulari dinamici fino ad ora nascosti nell’osso.

“Il nostro nuovo metodo di imaging è minimamente invasivo e ci consente di mappare popolazioni localizzate di cellule lungo la lunghezza di un intero osso nei nostri modelli murini, invece che solo in piccole sezioni”, afferma il co-primo autore Wunna Kyaw, dottorando nell’IMAGE. Laboratorio.

I ricercatori hanno rintracciato sacche distinte di attività di riassorbimento osseo mentre le cellule si “mutano” tra gli osteoclasti che riassorbono attivamente e uno stato cellulare intermedio chiamato osteomorfi, in tempo reale.

“Sospettiamo che questi osteomorfi siano pericolosi poiché possono accumularsi durante la somministrazione del trattamento per l’osteoporosi, ma possono riformare rapidamente gli osteoclasti attivati ​​per potenziare la disgregazione ossea non appena il trattamento viene interrotto. Ciò spiegherebbe un’osservazione clinica, secondo cui molti pazienti affetti da osteoporosi che assumono il farmaco denosumab , che impedisce agli osteoclasti di riassorbire l’osso, sperimentano fratture vertebrali da rimbalzo dopo che smettono di usare il farmaco. Utilizzeremo il nostro metodo di imaging per studiare come prevenire questo effetto di astinenza”, afferma il coautore Professor Peter Croucher, capo del laboratorio di biologia ossea. a Garvan.

I ricercatori affermano che il loro metodo potrebbe essere utilizzato anche per studiare le cellule tumorali che possono migrare verso le ossa durante il trattamento del cancro e rimanere lì inattive per anni, solo per essere riattivate dagli osteoclasti che distruggono il tessuto osseo che le circonda.

“Essere in grado di vedere cellule e molecole interagire nell’osso – e un giorno prenderle di mira – potrebbe essere un nuovo strumento fondamentale per le malattie relative alle ossa”, afferma il professor Phan.