La ricerca all’avanguardia dell’AFOSR (Air Force Research Laboratory) sta sviluppando tecnologie future per proteggere le vite della sua forza militare. La principale è sorprendente.
Una ricerca rivoluzionaria sulla riprogrammazione cellulare sta portando a una tecnologia che potrebbe guarire le ferite oltre cinque volte prima di quanto il corpo umano faccia ora, migliorando notevolmente la salute a lungo termine per combattenti e veterani.
Il dr.Indika Rajapakse, professore associato di medicina computazionale, matematica e bioinformatica presso l’Università del Michigan, sta ricercando modi per riprogrammare le cellule di una persona e guarire le ferite più velocemente.
La nascita di un traguardo
Al fine di ottenere una vista ad alta risoluzione dell’interno di cellule vive per comprendere meglio il processo di guarigione, Rajapakse ha proposto alla ricerca della Difesa USA l’acquisto di un microscopio per imaging a cellule vive.
Il dottor Frederick Leve, responsabile del programma dell’Air Force per i sistemi dinamici, gli ha dato retta. È partito tutto da questa scelta.
Il microscopio aiuta anche a raccogliere dati per un algoritmo che può identificare matematicamente quando è meglio intervenire nel ciclo di una cellula per guarire le ferite.
“Ci sono incredibili opportunità per umanizzare la scienza e soddisfare le esigenze critiche della medicina”, dice Rajapakse. “Abbiamo le risorse per farlo ed è nostro obbligo trarne il massimo vantaggio. Grazie all’aiuto dell’Air Force, sono stato in grado di acquisire gli strumenti di cui avevo bisogno per far avanzare la mia ricerca sulla riprogrammazione cellulare per guarire le ferite”.
Non solo ambito militare
Rajapakse sta sviluppando la sua tecnologia pensando anche ad altri usi non immediatamente pensati per gli ambienti aeromedici e militari. Guarigione delle ustioni, innesti cutanei, trapianti di organi: l’impatto di questo sforzo di ricerca può essere di vasta portata.
La convergenza di bioscienze e modelli matematici può davvero fornire un punto di svolta per migliorare le tecnologie per guarire le ferite.
La ricerca del Dr. Rajapakse può portare a soluzioni innovative per uso civile, o per i futuri ambienti spaziali.
In cosa consiste la ricerca sulla tecnologia per guarire le ferite
La riprogrammazione cellulare è il processo in cui si prende un tipo di cellula umana, come una cellula della pelle, e si riprogramma il suo genoma per renderlo un diverso tipo di cellula (una cellula muscolare, una cellula del sangue, un neurone o qualsiasi altro tipo).
Questo processo viene sviluppato usando proteine chiamate fattori di trascrizione. I fattori di trascrizione “attivano e disattivano” vari geni all’interno delle cellule per regolare attività come la divisione, la crescita, la migrazione e l’organizzazione cellulare.
Con l’applicazione dei giusti fattori di trascrizione, Rajapakse ha scoperto di poter guarire le ferite oltre cinque volte più velocemente di quanto non facciano da sole.
Una benda spray per guarire le ferite
Il prossimo passo è capire come tradurre sul piano operativo questa scoperta.
La tecnologia immaginata agirebbe come una benda spray, per applicare i fattori di trascrizione direttamente alle ferite. Questo metodo converte le cellule muscolari profonde esposte in cellule cutanee superficiali, il che significa una maggiore probabilità di guarigione rispetto agli attuali metodi di innesto cutaneo.
“È raro che la matematica fornisca così presto risultati così promettenti”, ha detto Leve. “Di solito ci vogliono decenni prima che la ricerca matematica di base si trasformi in modelli applicabili a una tecnologia. Nel caso del dottor Rajapakse, ci sono voluti solo pochi anni. Siamo orgogliosi che il nostro finanziamento abbia consentito uno sviluppo tanto rapido”.
