Uma equipe internacional de pesquisadores, liderado pela Universidade de Manchester, usou a instalação Diamond Light Source do Reino Unido (foto acima) para obter a imagem da localização precisa e química por trás do crescimento ósseo pela primeira vez. Sua pesquisa forneceu novas percepções sobre como os ossos crescem e se desenvolvem, e como os vestígios de metal encontrados nos ossos desempenham um papel vital neste processo.

A equipe analisou como os ossos de mamíferos crescem estudando o crescimento do esqueleto de roedores - e como esse processo liga o homem comum e o super-herói fictício Logan.

Ao contrário de Wolverine dos X-Men, os mamíferos obviamente não têm garras de metal. Contudo, todos os vertebrados, incluindo mamíferos dependem de pequenas concentrações de metais em nossos ossos para controlar sua formação, crescimento e reparo.

O esqueleto de Wolverine é feito de liga fictícia de adamantium, Considerando que os vestígios de metais encontrados em ossos humanos incluem cobre, cálcio, zinco e estrôncio.

"A razão pela qual o osso precisa ser capaz de armazenar esses metais é que muitos processos biológicos dependem dos menores traços de elementos químicos como zinco e estrôncio, "disse a Dra. Jennifer Anné." Um bom exemplo disso é o que estamos vendo no esqueleto em desenvolvimento de nosso camundongo. "

O processo responsável pelo desenvolvimento da maioria dos ossos do corpo (ossificação endocondral) é dividido em diferentes áreas de atividade do centro do osso em desenvolvimento até suas extremidades. Essas áreas podem ser colocadas de forma simplista em três categorias:cartilagem, osso de reposição e mineralizado (ossificado).

Um processo de três etapas aparentemente simples, da cartilagem mole ao osso mineralizado, é na verdade um coquetel complexo de hormônios de crescimento e proteínas que poucos entendem completamente. Felizmente, esses processos obtêm uma pequena ajuda da tabela periódica que deixa impressões digitais elementares que agora foram identificadas e lidas pela equipe.

A autora principal, Dra. Jennifer Anné, explica como estudar essas impressões digitais nos dirá mais sobre como os ossos são formados:"Descobrimos que as diferentes etapas que ocorrem à medida que o esqueleto vai da cartilagem ao osso foram destacadas no elemento correspondente necessário para que esse processo ocorresse. Você consegue ver um instantâneo desses processos ocorrendo em todo o membro; algo que não foi fotografado antes. "

Embora seja bem conhecido que certos metais podem ajudar na saúde óssea, esta é a primeira vez que esses ajudantes de metal foram fotografados espacialmente enquanto tecem seu andaime ósseo. Raios-X intensamente brilhantes gerados por Diamond permitiram que a equipe produzisse imagens detalhadas de onde esses minúsculos metais estavam localizados dentro dos minúsculos ossos do membro do camundongo.

O co-autor, Dr. Nicholas Edwards, da Universidade de Manchester, disse:"Nós nos concentramos nos oligoelementos, e não nas próprias proteínas, devido ao potencial de preservação dos metais, o que significa que podemos imaginar processos biológicos do recente ao antigo. "

Esta não é a única vez que a equipe usou esta luz de raio-X, que é 10 bilhões de vezes mais brilhante do que o Sol, para visualizar a química no osso. Seu trabalho anterior examinou a bela preservação da bioquímica em organismos fósseis, em pássaros, dinossauros, peixes-boi e plantas com até 150 milhões de anos. Os resultados deste trabalho destacam não apenas a importância da imagem baseada em síncrotron, mas também apontam para as possibilidades que estão por vir.

Professor Fred Mosselmans, Líder científico na linha de luz I18 em Diamond, disse:"Estamos orgulhosos de apoiar um amplo portfólio de pesquisa óssea em várias de nossas linhas de luz, e este é outro bom exemplo de como estamos apoiando a pesquisa interdisciplinar na Diamond. O I18 permite que os pesquisadores detectem e quantifiquem os elementos usando um minúsculo feixe de raios-X. A técnica é incrivelmente sensível, então, onde os elementos estão presentes em concentrações mínimas, nossa linha de luz ainda é capaz de detectá-los. Isso é útil na ciência dos materiais, química, Ciência ambiental, bem como biologia. "

O grupo de pesquisa irá escanear algum novo material fóssil na fonte luminosa de radiação síncrotron de Stanford, na Califórnia, nesta primavera. A pesquisa no mouse será usada para ajudar a equipe a identificar ossificação e outros processos ósseos, como remodelação e substituição da cartilagem no registro fóssil, de ratos fósseis a dinossauros.