Os investigadores já haviam descoberto uma molécula chamada JNK3, que é um dos principais fatores-tronco das células-tronco das crianças que leva a que estas sejam mais sensíveis ao seu ambiente e a se regenerarem melhor que a dos adultos. Isso explica, pelo menos parcialmente, por que os ossos das crianças são capazes de curar mais rapidamente. Com base nesse conhecimento, eles criaram um biomamaterial que imita a estrutura do tecido ósseo e incorpora nanopartículas que ativam o JNK3.

Quando testado em um modelo pré-clínico, o bioma material rapidamente reparou grandes defeitos ósseos e reduziu a inflamação após um mês de uso. O bioma material também provou ser mais seguro e eficaz que outros biomateriais carregados de medicamentos para reparação óssea, cujo uso tem sido controversamente associado a efeitos colaterais perigosos, incluindo cancro, infeção ou formação óssea fora do local.

"Embora sejam necessários mais testes antes de começarmos os testes clínicos, estes resultados são muito promissores", disse o professor Fergal O'Brien, principal autor do estudo e diretor de Pesquisa e Inovação do RCSI.

"Este estudo mostrou que a compreensão da mecanobiologia das células-tronco pode ajudar a identificar moléculas terapêuticas alternativas para reparar grandes defeitos no osso e, potencialmente, em outros tecidos corporais. Num sentido mais amplo, este projeto é um grande exemplo de como o crescimento da nossa compreensão da mecanobiologia pode identificar novos tratamentos que beneficiam diretamente os doentes – um objetivo fundamental do que fazemos aqui no RCSI."

O trabalho foi realizado por investigadores do Grupo de Pesquisa em Engenharia de Tecidos (TERG) e do Centro Âmbar SFI com sede no RCSI em colaboração com uma equipa da Children's Health Ireland (CHI) do Temple Street Hospital. A equipa do CHI em Temple Street foi liderada pelo Dylan Murray, um cirurgião craniofacial, plástico e reconstrutivo, líder do Centro Craniofacial Nacional Pediátrico (NPCC), que colaborou com a equipa do RCSI ao longo de vários anos.

"É muito emocionante fazer parte deste projeto translacional no qual a participação e o consentimento dos pacientes do NPCC em Temple Street – que doaram células ósseas colhidas – contribuíram imensamente para esse sucesso", disse Murray.

A pesquisa foi financiada pela Children's Health Foundation Temple Street, Health Research Board of Ireland under the Health Research Awards - Patient-Oriented Research scheme, European Research Council (ERC) sob horizon 2020 (Projeto ReCaP #788753) e Science Foundation Ireland (SFI) através do Centro avançado de pesquisa de materiais e bioengenharia (AMBER) (SFI/12/RC/2278).

"Agora provamos que a identificação de alvos terapêuticos inspirados na mecanobiologia pode ser usada para projetar biomateriais inteligentes que recriam a capacidade de cura superior das células-tronco nas crianças quando comparadas com os adultos", disse o Arlyng Gonzalez Vazquez, primeiro autor do estudo e pesquisador do TERG.

"Estamos usando a mesma estratégia para desenvolver um novo biomaterial para reparação de cartilagem em adultos. Um projeto de acompanhamento recentemente financiado pela Children's Health Foundation Temple Street também pretende utilizar uma abordagem científica semelhante para identificar se os mecanismos moleculares encontrados em crianças diagnosticadas com craniossinostose (uma condição em que o crânio se funde cedo) poderia ser usado para desenvolver um biomamaterial terapêutico que acelera a formação óssea e a cicatrização óssea em adultos."

Este projeto contribuiu para que Arlyng Gonzalez Vazquez ganhasse o altamente prestigiado "New Investigator Recognition Award" (NIRA) na Reunião Anual da Ortopédica Research Society (ORS) em 2019 em Austin, Texas.