Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad de Manchester, ha utilizado la instalación Diamond Light Source del Reino Unido (en la foto de arriba) para obtener imágenes de la ubicación precisa y la química detrás del crecimiento en el hueso por primera vez. Su investigación ha proporcionado una nueva perspectiva sobre cómo crecen y se desarrollan los huesos, y cómo las trazas de metal que se encuentran en los huesos juegan un papel vital en este proceso.

El equipo analizó cómo crecen los huesos de los mamíferos al estudiar el crecimiento del esqueleto de los roedores, y cómo este proceso vincula al hombre común y al superhéroe ficticio Logan.

A diferencia de Wolverine de los X-Men, los mamíferos obviamente no lucen garras de metal. Sin embargo, todos los vertebrados, incluso los mamíferos dependen de pequeñas concentraciones de metales traza en nuestros huesos para controlar su formación, crecimiento y reparación.

El esqueleto de Wolverine está hecho de una aleación ficticia de adamantium, mientras que los metales traza que se encuentran en los huesos humanos incluyen el cobre, calcio, zinc y estroncio.

"La razón por la que los huesos necesitan poder almacenar estos metales es que muchos procesos biológicos se basan en los rastros más pequeños de elementos químicos como el zinc y el estroncio, ", dijo la Dra. Jennifer Anné." Un buen ejemplo de eso es lo que estamos viendo en el esqueleto en desarrollo de nuestro ratón ".

El proceso responsable del desarrollo de la mayoría de los huesos del cuerpo (osificación endocondral) se divide en distintas áreas de actividad desde el centro del hueso en desarrollo hasta sus extremidades. Estas áreas pueden clasificarse de manera simplista en tres categorías:cartílago, hueso de reemplazo y mineralizado (osificado).

Un proceso aparentemente sencillo de tres pasos, desde cartílago blando hasta hueso mineralizado, es en realidad un cóctel complejo de hormonas de crecimiento y proteínas que pocos comprenden completamente. Afortunadamente, estos procesos reciben un poco de ayuda de la tabla periódica que deja huellas dactilares elementales que ahora han sido identificadas y leídas por el equipo.

La autora principal, la Dra. Jennifer Anné, explica cómo el estudio de estas huellas dactilares nos dirá más sobre cómo se forman los huesos:"Descubrimos que los diferentes pasos que ocurren cuando el esqueleto pasa del cartílago al hueso se destacaron en el elemento correspondiente necesario para que ocurra este proceso. Tienes la oportunidad de ver una instantánea de estos procesos que ocurren en toda la extremidad; algo que no se ha imaginado antes ".

Aunque es bien sabido que ciertos metales pueden ayudar a la salud ósea, esta es la primera vez que estos ayudantes de metal han sido fotografiados espacialmente mientras tejen su andamio óseo. Los rayos X intensamente brillantes generados por Diamond permitieron al equipo producir imágenes detalladas de dónde se ubicaban estos diminutos metales dentro de los diminutos huesos de la extremidad del ratón.

El coautor, el Dr. Nicholas Edwards de la Universidad de Manchester, dijo:"Nos centramos en los oligoelementos en lugar de las proteínas en sí mismas debido al potencial de conservación de los metales, lo que significa que podemos visualizar procesos biológicos desde lo reciente hasta lo antiguo ".

Esta no es la única vez que el equipo ha utilizado esta luz de rayos X, que es 10 mil millones de veces más brillante que la del Sol, para visualizar la química en los huesos. Su trabajo anterior ha analizado la hermosa preservación de la bioquímica en organismos fósiles, en pájaros, dinosaurios manatíes y plantas de hasta 150 millones de años. Los resultados de este trabajo destacan no solo la importancia de las imágenes basadas en sincrotrón, sino que también apuntan a las posibilidades futuras.

Profesor Fred Mosselmans, Líder científico en la línea de luz I18 en Diamond, dijo:"Estamos orgullosos de respaldar una amplia cartera de investigación ósea en varias de nuestras líneas de luz, y este es otro buen ejemplo de cómo apoyamos la investigación interdisciplinaria en Diamond. I18 permite a los investigadores detectar y cuantificar elementos utilizando un pequeño haz de rayos X. La técnica es increíblemente sensible, por lo que cuando los elementos están presentes en concentraciones mínimas, nuestra línea de luz todavía puede detectarlos. Esto es útil en la ciencia de los materiales, química, ciencia medioambiental, así como biología ".

El grupo de investigación escaneará algún material fósil nuevo en la fuente de luz de radiación de sincrotrón de Stanford en California esta primavera. La investigación en el ratón se utilizará para ayudar al equipo a identificar la osificación y otros procesos óseos como la remodelación y el reemplazo del cartílago en el registro fósil. desde ratones fósiles hasta dinosaurios.