Il "muco di design" potrebbe essere una medicina del futuro?

Micrografia ottica della ghiandola salivare umana, delle cellule del muco e di un condotto

  • Il muco ricopre le superfici interne del corpo, dove agisce come una barriera contro gli agenti patogeni e una fonte di cibo per i batteri amici.
  • I suoi costituenti principali sono le mucine, proteine ​​costellate di molecole di zucchero secondo schemi distinti che determinano il modo in cui il muco interagisce con i microrganismi benefici e patogeni.
  • Gli scienziati hanno ora creato una piattaforma basata su cellule per la produzione di queste mucine con proprietà specifiche su ordinazione.
  • I ricercatori potrebbero utilizzare la piattaforma per sviluppare trattamenti a base di mucina per le infezioni virali e batteriche.

Il muco è un materiale viscido con una vasta gamma di funzioni vitali all'interfaccia tra il corpo e il mondo esterno.

Riveste le cellule che rivestono i polmoni, l'intestino e il tratto genitale, dove fornisce una barriera contro le sostanze nocive e agisce come lubrificante.

Nell'intestino, come nelle altre superfici corporee, il muco funge anche da guardiano, escludendo i patogeni e ammettendo i microrganismi benefici.

I principali costituenti del muco sono le mucine, che sono proteine ​​decorate con motivi distintivi di molecole di zucchero.

Questi non solo forniscono una fonte di cibo per i batteri, ma possono anche fungere da ancore per tenerli in posizione quando si legano a molecole nelle pareti cellulari batteriche chiamate adesine.

Legandosi alle adesine dei patogeni, le mucine secrete in fluidi come saliva e lacrime possono impedire a questi microbi di aggregarsi. Le mucine possono anche dissolvere i "biofilm" dei patogeni.

I biofilm sono un'aggregazione di batteri che hanno collaborato per formare rivestimenti sottili sui denti e su altre superfici tissutali. In alcuni casi, i biofilm possono avere un impatto negativo sulla salute.

I modelli delle molecole di zucchero sulle mucine svolgono quindi un ruolo fondamentale nel determinare come il corpo interagisce con i microrganismi.

Tuttavia, le mucine sono difficili da isolare e studiare, quindi la nostra comprensione di come funzionano è stata limitata.

Ora, un team di ricercatori ha sviluppato un modo per creare mucine umane che mostrano particolari modelli di molecole di zucchero.

Un team guidato da ricercatori del Copenhagen Center for Glycomics può ora programmare geneticamente colture di laboratorio di cellule renali embrionali umane per produrre mucine che si legano a specifiche adesine batteriche.

Il loro lavoro appare in Nature Communications.

Mucine su prescrizione

Gli autori ritengono che un giorno i medici potrebbero prescrivere mucine che promuovono la crescita di specie benefiche o inibiscono le specie che causano malattie.

“Un numero incredibile di malattie ha una connessione con la flora intestinale, ma sappiamo ancora molto poco su come possiamo controllare la flora intestinale nel trattamento delle malattie. È qui che le mucine sintetiche potrebbero aprire nuove opzioni di trattamento", afferma Yoshiki Narimatsu, professore associato di glicobiologia presso l'Università di Copenaghen e uno degli autori principali dello studio.

"In definitiva, si può immaginare di usare le mucine come materiale prebiotico, cioè come molecole che aiutano i batteri buoni nel corpo", aggiunge.

I ricercatori ipotizzano anche che le mucine artificiali potrebbero essere utilizzate al posto degli antibiotici per trattare le infezioni batteriche.

Ad esempio, i medici potrebbero utilizzare versioni sintetiche delle mucine nella saliva e nelle lacrime per eliminare i batteri che altrimenti formerebbero biofilm dannosi.

"Immaginiamo che invece di usare antibiotici, potresti produrre, ad esempio, colliri con la mucina che normalmente rimuove i batteri nel trattamento delle infezioni oculari", afferma il dott. Narimatsu.

Concorso per il virus dell'influenza

Le mucine potrebbero anche essere utilizzate per competere con il comune virus dell'influenza e impedire che infetti le cellule che rivestono il naso, la trachea e i polmoni.

Per infettare le cellule del tratto respiratorio, il virus si attacca alle molecole di zucchero chiamate acidi sialici nelle membrane delle cellule.

Ma per rilasciare particelle virali appena create e continuare l'infezione, il virus deve usare un enzima per rompere il suo attaccamento agli acidi sialici.

"Le mucine contengono grandi quantità di acidi sialici", ha detto a "Detonic.shop" il co-autore principale, il prof. Henrik Clausen.

Questi acidi non solo si legano alle particelle virali libere, impedendo loro di bloccarsi sulle cellule ospiti nel naso, nei polmoni o in entrambi, ma competono anche per l'uso dell'enzima che libera nuove particelle virali.

"In questo documento, studiamo solo l'effetto sul rilascio del virus e troviamo che specifiche mucine con acidi sialici bloccano il rilascio del virus dell'influenza e quindi la sua capacità di propagare e diffondere l'infezione", ha affermato il prof. Clausen ha spiegato.