Ruolo nella malattia
Regolazione aberrante o difetti genetici dei componenti ECM spesso si traduce in uno stato patogeno.
Malattie genetiche: Diverse malattie hanno dimostrato di essere causate da mutazioni nei geni ECM, tra cui la malattia degenerativa maculare (Fibulin 3, ref. 6), osteoartrite (Asporina, rif. 7) e la distrofia muscolare congenita (Laminine, rif. 8).
Cancro e metastasi: ci sono molti esempi che dimostrano che l’espressione alterata di una determinata proteina ECM è correlata al cancro (9). È anche ben stabilito che la degradazione dell’ECM, attraverso l’azione delle metalloproteinasi della matrice, è un prerequisito per l’invasione metastatica delle cellule tumorali (10).
Aterosclerosi: Questa malattia è stata collegata ad un accumulo di placche di collagene (11).
Applicazioni biomediche
Il campo della medicina rigenerativa e dell’ingegneria tissutale sta utilizzando componenti ECM per cercare di generare una formazione prevedibile di tessuti e organi da un determinato tipo di cellula (12,13).
Saggi utilizzati per studiare ECM
Vi è una preponderanza di reagenti ECM disponibili in commercio e saggi di attacco / invasione delle cellule. Il più noto dei reagenti ECM è MatrigelTM da BD che è un estratto di ECM dal tumore del topo Engelbreth-Holm-Swarm. MatrigelTM è composto da laminina (56%), collagene di tipo IV (31%) e enactin (8%) e diversi fattori di crescita, tra cui EGF (0,7 ng/ml), PDGF (12 ng/ml), IGF-1 (16ng/ml) e TGF-a (2,3 ng/ml) (14). Prodotti simili includono ECMatrixTM (Millipore) e ECM gel (Sigma). La maggior parte dei test di invasione disponibili in commercio utilizzano un sistema simile alla camera Boyden (15).
Il citoscheletro offre una linea unica di fibronectine e laminine fluorescenti e biotinilate. Diverse applicazioni di questi prodotti sono elencati di seguito.
Applicazione #1: In vitro invasopodia/podosome invasion assay (Cat.# FNR01, FNR02, LMN01, LMN02)
Le fibronectine e le laminine marcate con fluorescenza del citoscheletro possono essere utilizzate in un test di invasione di invasopodi/podosomi in vitro (16). Questo test consente un esame ad alta risoluzione dell’invasione cellulare locale su specifici componenti ECM e può essere utilizzato per valutare il potenziale invasivo delle cellule e per esaminare composti/percorsi che influenzano questa fase di invasione. Originariamente descritto da Artym et al. per la gelatina, il test è ugualmente applicabile alla fibronectina fluorescente o alla laminina (16).
Applicazione # 2: Vie di segnalazione coinvolte nell’assemblaggio della matrice di fibronectina: Fibrillogenesi (Cat.# FNR01, FNR02, FNR03)
A differenza di altri componenti ECM che possono auto-polimerizzare in condizioni fisiologiche, l’assemblaggio della matrice di fibronectina è un processo dipendente dalla cellula. Comprendere i meccanismi coinvolti nell’assemblaggio di FN e come questi interagiscono con le risposte cellulari, fibrotiche e immunitarie può rivelare obiettivi per il futuro sviluppo di terapie per regolare i processi aberranti di riparazione dei tessuti. Inoltre, l’ingegneria tissutale dipende fortemente dalla capacità di controllare la velocità e il modello di formazione di ECM. Le fibronectine marcate del citoscheletro possono essere utilizzate per monitorare la fibrillogenesi;
Substrati fluorescenti di fibronectina (FNR01& FNR02)
Questo metodo prevede la tracciatura fluorescente della formazione di fibrille attraverso l’incorporazione di fibronectine fluorescenti (17).
La conversione della fibronectina solubile in fibrille insolubili sulla superficie cellulare può essere visualizzata alimentando la coltura cellulare con supporti contenenti fibronectina marcata TRITC (Cat.# FNR01) o fibronectina etichettata con HiLyte488 (Cat.# FNR02). Il livello di fibronectina incorporata può essere osservato e quantificato mediante microscopia a fluorescenza (18).
Substrato di fibronectina biotinilata (FNR03)
Questo metodo incorpora la fibronectina biotinilata nelle cellule di interesse e quantifica la fibronectina detergente solubile (legata alle cellule) e detergente insolubile (fibrille). Questo test è stato utilizzato con successo per esaminare il ruolo delle proteine Rho nella fibrillogenesi (19).
Applicazione # 3: Applicazioni di ingegneria tissutale (FNR03 & LMN03)
È stato dimostrato che le proteine ECM biotinilate possono adottare una conformazione più nativa quando legate a una superficie di streptavidina e che ciò può portare a un maggiore legame cellulare con l’ECM (20).