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Gli scienziati usano le nanoparticelle specialmente progettate dell'oro “cercano„ le cellule staminali dell'osso

I ricercatori all'università di Southampton hanno sviluppato un nuovo modo di usando i nanomaterials per identificare ed arricchire le cellule staminali scheletriche - una scoperta in grado di finalmente piombo ai nuovi trattamenti per le fratture importanti ed alla riparazione dell'osso perso o nocivo.

Lavorando insieme, un gruppo dei fisici, i chimici e le nanoparticelle specialmente progettate dell'oro usate esperti di assistenza tecnica del tessuto “cercano„ le cellule staminali di osso umane specifiche - creando un'incandescenza fluorescente per rivelare la loro presenza tra altri tipi di celle e per permetterli di essere isolato o “di essere arricchito„.

I ricercatori hanno concluso la loro nuova tecnica è più semplici e più rapidamente di altri metodi e fino a 50-500 cronometra più efficace ad arricchire le cellule staminali.

Lo studio, piombo da professore di scienza osteomuscolare, Richard Oreffo ed il professor Antonios Kanaras del gruppo di Quantum, dell'indicatore luminoso e della materia nel banco di fisica e di astronomia, è pubblicato in giornale pluridisciplinare riconosciuto nano di ACS - internazionalmente -.

Nelle prove di laboratorio, i ricercatori hanno usato le nanoparticelle dell'oro - particelle sferiche minuscole composte di migliaia di atomi dell'oro - ricoperte di oligonucleotidi (fili di DNA), otticamente per individuare le impronte specifiche del RNA messaggero (mRNA) delle cellule staminali scheletriche in midollo osseo. Quando la rilevazione ha luogo, le nanoparticelle rilasciano una tintura fluorescente, rendente le cellule staminali distinguibili da altre celle circostanti, nell'ambito dell'osservazione microscopica. Le cellule staminali possono poi essere separate facendo uso di una cella specializzata della fluorescenza che ordina il trattamento.

Le cellule staminali sono celle che ancora non sono specializzate e possono svilupparsi per eseguire le funzioni differenti. L'identificazione delle cellule formative scheletriche permette che gli scienziati coltivino queste celle nelle circostanze definite per permettere alla crescita ed alla formazione di tessuto della cartilagine e dell'osso - per esempio, di contribuire a riparare le ossa tagliate.

Fra le sfide posate dalla nostra popolazione di invecchiamento è l'esigenza degli approcci novelli e redditizi alla riparazione dell'osso. Con uno in tre donne ed uno in cinque uomini a rischio delle fratture osteoporotic universalmente, i costi sono annualmente significativi, con calcolo dei costi solo di fratture l'economia europea €17 miliardo e l'economia statunitense $20 miliardo.

All'interno dell'università di gruppo di ricerca dell'osso di Southampton e della giunzione, il professor Richard Oreffo ed il suo gruppo stanno esaminando le terapie basate cellula staminale dell'osso per oltre 15 anni per capire lo sviluppo del tessuto dell'osso e per generare l'osso e la cartilagine. Durante lo stesso periodo, il professor Antonios Kanaras ed i suoi colleghi nel gruppo di Quantum, dell'indicatore luminoso e della materia stanno progettando i nanomaterials novelli e stanno studiando le loro applicazioni nei campi delle scienze biomediche e dell'energia. Ciò ultimo studio efficacemente riunisce queste discipline ed è un esemplare dell'impatto di collaborazione, funzionamento interdisciplinare può portare.

Le terapie basate cellula staminale scheletrica offrono alcuna delle aree più emozionanti e di promesse per il trattamento di malattia dell'osso e della medicina a ricupero dell'osso per una popolazione di invecchiamento. Gli studi correnti hanno sfruttato le sequenze uniche del DNA dagli obiettivi che crediamo arricchiremmo la cellula staminale scheletrica e, facendo uso della cella attivata la fluorescenza ordinando (FACS) abbiamo potuti arricchire le cellule staminali di osso dai pazienti. L'identificazione degli indicatori unici è il sacro Graal nella biologia di cellula staminale dell'osso e, mentre ancora abbiamo certo modo andare; questi studi offrono una variazione a gradino nella nostra capacità di mirare ed identificare alle cellule staminali umane dell'osso ed al potenziale terapeutico emozionante ivi.„

Richard Oreffo, il professor di scienza osteomuscolare

Il professor Oreffo ha aggiunto: “D'importanza, questi studi mostrano i vantaggi della ricerca interdisciplinare per affrontare un problema provocatorio con molecolare avanzato/biologia cellulare combinati con le tecnologie della piattaforma della chimica dei nanomaterials.„

Il professor Kanaras ha detto: “La progettazione dei materiali appropriata è essenziale per la loro applicazione in sistemi complessi. Personalizzando la chimica delle nanoparticelle possiamo programmare le funzioni specifiche nella loro progettazione.

“In questo progetto di ricerca, abbiamo progettato le nanoparticelle ricoperte di brevi sequenze di DNA, che possono percepire HSPA8 mRNA e Runx2 mRNA in cellule staminali scheletriche ed insieme alle strategie gating avanzate di FACS, per permettere all'assortimento delle celle pertinenti dal midollo osseo umano.

“Un aspetto importante della progettazione del nanomaterial comprende le strategie per regolamentare la densità degli oligonucleotidi sulla superficie delle nanoparticelle, che contribuiscono ad evitare la degradazione enzimatica del DNA in celle. I reporter fluorescenti sugli oligonucleotidi ci permettono di osservare lo stato delle nanoparticelle nelle fasi differenti dell'esperimento, assicurando la qualità del sensore endocellular.„

Entrambi piombo i ricercatori egualmente riconoscono che le realizzazioni erano possibile dovuto il lavoro di tutti i ricercatori e studenti con esperienza di PhD addetti a questi ricerca come pure collaborazione al professor Tom Brown ed al Dott. Afaf E-Sagheer dell'università di Oxford, che ha sintetizzato una grande varietà di oligonucleotidi funzionali.

Gli scienziati corrente stanno applicando il RNA unicellulare che ordina alla piattaforma la tecnologia sviluppata con i partner a Oxford e l'istituto per le scienze biologiche (IfLS) a Southampton più ulteriormente per raffinare ed arricchire le cellule staminali dell'osso e per valutare la funzionalità. Il gruppo propone poi di muoversi verso l'applicazione clinica con gli studi preclinici di formazione dell'osso per generare gli studi del proof of concept.

Il lavoro è stato possibile con una concessione del progetto di BBSRC al professor Oreffo ed al professor 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.