Effetti biologici dell’ambiente spaziale e sviluppo di contromisure efficaci
Si effettuano studi di biomineralizzazione della matrice ossea e di regolazione genica ed epigenetica in sistemi modello e fluidi biologici prelevati da astronauti prima, durante e dopo voli spaziali, al fine di sviluppare contromisure efficaci per l’osteoporosi indotta dalla microgravità
Il rimodellamento osseo è un processo dinamico che consente l’adattamento dell’architettura ossea durante i processi di sviluppo e di riparazione, e il mantenimento dell’omeostasi minerale. La compromissione dell’equilibrio formazione/riassorbimento osseo, contribuisce all’insorgenza di patologie quali l’osteoporosi. Studi volti alla comprensione dei meccanismi molecolari e biochimici che regolano il metabolismo osseo forniscono informazioni utili per l’identificazione di nuovi bersagli terapeutici e/o interventi farmacologici mirati. I programmi di ricerca spaziale offrono l’opportunità di studiare questo processo dinamico in presenza di microgravità reale, nota per promuovere riduzione di densità ossea e aumento di fragilità scheletrica.
Recentemente, l’impiego di materiali nanostrutturati per la medicina rigenerativa ossea ha riscosso un crescente interesse. É stato effettuato uno studio multidisciplinare su cellule mesenchimali adulte esposte a microgravità reale (ISS) e simulata durante il differenziamento ad osteoblasti, trattate e non con nano-idrossiapatiti differenzialmente sostitutite, come possibile contromisura per l’osteoporosi indotta da microgravità (Progetto NATO). È stato analizzato il processo di biomineralizzazione mediante studi strutturali ad alta risoluzione spaziale di microdiffrazione di raggi X, e il metabolismo osseo mediante espressione genica di marcatori di differenziamento. Le prossime analisi molecolari (genetica/epigenetica) su fluidi biologici provenienti da astronauti forniranno indicazione su biomarcatori di esposizione come nuovi possibili target terapeutici (Progetto COMET-ISS).
– F. Cristofaro, G. Pani, B. Pascucci, A. Mariani, M. Balsamo, A. Donati, G. Mascetti, G. Rea, A.M. Rizzo, L. Visai (2019). The NATO project: nanoparticle-based countermeasures for microgravity-induced Osteoporosis. Scientific Reports, 9:17141.
– Campi G., Cristofaro F., Pani G., Fratini M., Pascucci B., Corsetto P.A., Weinhauseng B., Cedola A., Rizzo A.M., Visai L. and Rea G. (2017). Heterogeneous and self-organizing mineralization of bone matrix promoted by hydroxyapatite nanoparticles. Nanoscale 9(44), 17274-17283.
– G. Rea, F. Cristofaro, G. Pani, B. Pascucci, S.A. Ghuge, P.A. Corsetto, M. Imbriani, L. Visai, A. M. Rizzo (2016) Microgravity-driven remodeling of the proteome reveals insights into molecular mechanisms and signal networks involved in response to the space flight environment. Journal of Proteomics, 137, 3-18.