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Les scientifiques emploient les nanoparticles particulièrement conçus d'or « cherchent » des cellules souche d'os

Les chercheurs à l'université de Southampton ont développé une voie neuve d'employer des nanomaterials pour recenser et enrichir les cellules souche squelettiques - une découverte qui pourrait éventuellement mener aux demandes de règlement neuves pour des fractures osseuses importantes et au réglage de l'os perdu ou endommagé.

Fonctionnant ensemble, une équipe des physiciens, les pharmaciens et les nanoparticles particulièrement conçus d'or utilisés par experts de bureau d'études de tissu « cherchent » les cellules souche d'os humaines spécifiques - produisant une lueur fluorescente pour indiquer leur présence entre d'autres types de cellules et pour leur permettre d'être isolé ou « enrichi ».

Les chercheurs ont conclu leur technique neuve est plus simple et plus vite que d'autres méthodes et jusqu'à 50-500 cale plus efficace à enrichir des cellules souche.

L'étude, aboutie par le professeur de la Science musculosquelettique, Richard Oreffo et professeur Antonios Kanaras du groupe de Quantum, de lumière et de question dans l'école de la physique et de l'astronomie, est publiée dans le nano d'ACS - internationalement - tourillon multidisciplinaire identifié.

Dans des essais en laboratoire, les chercheurs ont employé des nanoparticles d'or - particules sphériques minuscules composées des milliers d'atomes d'or - enduits des oligonucléotides (brins d'ADN), pour trouver optiquement les signatures spécifiques de l'ARN messager (ARNm) des cellules souche squelettiques en moelle osseuse. Quand le dépistage a lieu, les nanoparticles relâchent une teinture fluorescente, rendant les cellules souche perceptibles à partir d'autres cellules environnantes, sous l'observation microscopique. Les cellules souche peuvent alors être séparées utilisant une cellule sophistiquée de fluorescence triant le procédé.

Les cellules souche sont des cellules qui ne sont pas encore spécialisées et peuvent se développer pour remplir différents fonctionnements. Le recensement des cellules de cheminées squelettiques permet à des scientifiques d'élever ces cellules en conditions définies pour permettre à l'accroissement et à la formation du tissu d'os et de cartilage - par exemple, d'aider à réparer des os brisés.

Parmi les défis lancés par notre vieillissement de la population est le besoin d'approches nouvelles et rentables à la réparation des os. Avec un dans trois femmes et un chez cinq hommes en danger de fractures osteoporotic mondiales, les coûts sont significatifs, avec le seul calcul des coûts de fractures osseuses l'économie européenne €17 milliard et l'économie des USA $20 milliards annuellement.

Dans l'université de l'os de Southampton et de l'organisme de recherche de joint, professeur Richard Oreffo et son équipe avaient regardé des traitements cellulaires de cheminée d'os pendant plus de 15 années pour comprendre le développement de tissu osseux et pour produire de l'os et du cartilage. Au cours de la même période, professeur Antonios Kanaras et ses collègues dans le groupe de Quantum, de lumière et de question avaient conçu les nanomaterials nouveaux et avaient étudié leurs applications dans les domaines des sciences biomédicales et de l'énergie. Ceci la dernière étude réunit effectivement ces disciplines et est un exemplaire du choc de collaboration, fonctionnement interdisciplinaire peut porter.

Les traitements cellulaires de cheminée squelettique offrent certains des endroits les plus passionnants et les plus prometteurs pour la demande de règlement de maladie des os et désossent le médicament régénérateur à un vieillissement de la population. Les études actuelles ont armé de seules séquences d'ADN des objectifs que nous croyons enrichirions la cellule souche squelettique et, utilisant la cellule activée par fluorescence triant (FACS) nous avons pue enrichir des cellules souche d'os des patients. L'identification de seules bornes est le Saint Graal dans la biologie de cellule souche d'os et, alors que nous avons toujours une certaine voie d'aller ; ces études offrent un changement d'opération de notre capacité de viser et recenser les cellules souche humaines d'os et la possibilité thérapeutique passionnante à cet égard. »

Richard Oreffo, professeur de la Science musculosquelettique

Professeur Oreffo a ajouté : « D'une manière primordiale, ces études montrent que les avantages de la recherche interdisciplinaire traitaient un problème provocant avec moléculaire de pointe/biologie cellulaire combinés avec les technologies de plate-forme de la chimie des nanomaterials. »

Professeur Kanaras a dit : « La conception des matériels appropriée est essentielle pour leur application dans les systèmes complexes. Personnalisant la chimie des nanoparticles nous pouvons programmer des fonctionnements spécifiques dans leur modèle.

« Dans ce projet de recherche, nous avons conçu des nanoparticles enduits des courtes séquences d'ADN, qui peuvent détecter HSPA8 ARNm et Runx2 ARNm en cellules souche squelettiques et avec des stratégies de déclenchement avancées de FACS, pour activer l'assortiment des cellules appropriées de la moelle osseuse humaine.

« Un aspect important du modèle de nanomaterial concerne des stratégies pour régler la densité des oligonucléotides sur la surface des nanoparticles, qui aident à éviter la dégradation enzymatique d'ADN en cellules. Les journalistes fluorescents sur les oligonucléotides nous permettent d'observer le statut des nanoparticles à différentes étapes de l'expérience, assurant la qualité du détecteur endocellular. »

Les deux aboutissent des chercheurs identifient également que les réalisations étaient dues possible au travail de tous les chargés de recherches expérimentés et des stagiaires de PhD impliqués dans ces recherche ainsi que collaboration avec professeur Tom Brown et M. Afaf E-Sagheer de l'université d'Oxford, qui a synthétisé une grande variété d'oligonucléotides fonctionnels.

Les scientifiques appliquent actuel l'ARN unicellulaire ordonnançant à la plate-forme la technologie développée avec des associés à Oxford et l'institut pour les sciences de la vie (IfLS) à Southampton davantage pour raffiner et enrichir des cellules souche d'os et pour évaluer la fonctionnalité. L'équipe proposent de déménager alors à l'application clinique avec des études précliniques d'ossification de produire de la validation de principe des études.

Le travail a été possible par une concession de projet de BBSRC à professeur Oreffo et à professeur Kanaras.

Source:
Journal reference:

Xavier, M., et al. (2021) Enrichment of Skeletal Stem Cells from Human Bone Marrow Using Spherical Nucleic Acids. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.0c10683.