Une nouvelle technique développée au Rensselaer Polytechnic Institute permet aux chercheurs de collecter de grandes quantités d'informations biochimiques à partir d'échantillons osseux à l'échelle nanométrique.

En plus d'apporter de nouvelles connaissances importantes sur la lutte contre l'ostéoporose, cette innovation ouvre une toute nouvelle approche basée sur la protéomique pour analyser la qualité osseuse. Cela pourrait même aider à l'étude archéologique et médico-légale des squelettes humains.

"Nous sommes capables de prendre de très petits, des échantillons d'os à l'échelle nanométrique, et déterminer les signatures protéiques de l'os, " dit Deepak Vashishth, chef du département de génie biomédical de Rensselaer, qui a dirigé l'étude. "C'est relativement rapide, un moyen facile pour nous de déterminer l'histoire de l'os - comment et quand il s'est formé - ainsi que la qualité de l'os, et sa probabilité de fracture."

Résultats de l'étude, intitulé « Caractérisation biochimique des principales protéines de la matrice osseuse à l'aide d'échantillons d'os à l'échelle nanométrique et d'une méthodologie protéomique », " ont été mis en ligne fin mai par le journal Protéomique moléculaire et cellulaire. Le journal, publié par l'American Society for Biochemistry and Molecular Biology, présentera également l'article dans une prochaine édition imprimée.

La recherche, financé par les National Institutes of Health des États-Unis, a été menée dans les laboratoires du Centre de biotechnologie et d'études interdisciplinaires de Rensselaer.

Les os sont principalement composés de minéraux, la quantité restante étant constituée de matière organique. La grande majorité de la matière organique est du collagène. La matière organique non collagène restante est un mélange d'autres protéines, qui forment une matrice interconnectée. La qualité de cette matrice varie fortement avec l'âge, nutrition, et la maladie. Vashishth et son groupe de recherche étudient cette matrice osseuse pour déterminer comment l'interaction et la modification des protéines individuelles ont un impact sur le développement, structure, et la force de l'os global.

Dans cette étude, ils ont associé la microscopie à capture laser à plusieurs autres techniques pour créer une toute nouvelle méthode d'analyse de la matrice osseuse. L'analyse fournit des données sur la concentration de différentes protéines dans la matrice osseuse, qui à son tour conduit à des informations clés sur l'os - comme quand il s'est formé, comment il a été modifié, et s'il est plus ou moins sujet aux fractures.

Vashishth a déclaré qu'il s'agissait d'une étape importante vers l'augmentation des techniques actuelles de diagnostic de l'ostéoporose, qui mesurent la perte osseuse et la quantité d'os présent, avec du neuf, un peu envahissant, techniques axées sur la protéomique pour évaluer la qualité de l'os.

Le jeune domaine de la protéomique se concentre sur la structure et la fonction des protéines, et est mûr pour l'innovation, dit Vashishth. Le terme « protéomique » fait écho au mot génomique, l'étude des gènes. La protéomique cherche à décoder le protéome humain en documentant la structure, fonction, et les interactions des protéines.

"C'est une sorte de nouveau domaine, parce que la fracture osseuse a toujours été considérée du point de vue du calcium osseux, une perspective minérale, et les méthodes actuelles de traitement de l'ostéoporose sont toutes orientées vers cela, " a-t-il dit. " Dans l'ostéoporose, très peu d'attention a été accordée aux protéines osseuses. C'est pourquoi nous sommes très enthousiasmés par notre nouvelle méthode basée sur la protéomique pour lire la signature protéique d'un os, et évaluer la qualité de l'os. Je pense que cela ouvre une nouvelle voie pour aborder et étudier l'ostéoporose."

Comme tous les tissus du corps humain, les os se régénèrent avec le temps. Les os se régénèrent beaucoup plus lentement que les autres tissus, cependant, et le squelette met environ 10 ans pour se remplacer progressivement par de nouveaux tissus. Différentes parties d'un os se régénèrent à des rythmes différents, ce qui signifie que certaines zones d'un os peuvent être plus anciennes et plus susceptibles de se fracturer, tandis que d'autres zones du même os sont plus récentes et plus solides. Les parties les plus anciennes et les plus jeunes d'un os ont des signatures protéiques différentes et réagissent différemment aux traitements médicaux. Vashishth a déclaré que sa nouvelle méthode est un moyen facile d'aider à différencier les différentes zones osseuses âgées, déterminer leur qualité, et prévoir leur susceptibilité à la fracture.

Finalement, tout en faisant avancer le domaine émergent de la protéomique osseuse et en ouvrant de nouvelles possibilités pour l'étude et le traitement de l'ostéoporose, Les découvertes de Vashishth pourraient s'avérer utiles aux chercheurs d'autres domaines qui traitent de l'os. Médecine légale, la biologie, anthropologie, archéologie, et d'autres régions où les échantillons d'os sont vraiment rares, petit, et précieux trouveraient probablement utile d'analyser les signatures des protéines osseuses avec un minimum de dommages à l'échantillon d'os, il a dit. Ces informations sur la signature protéique pourraient offrir un nouvel aperçu de la formation des os, ainsi que la nutrition et le régime alimentaire de ces personnes.