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Os cientistas usam nanoparticles especialmente projetados do ouro “procuram” células estaminais do osso

Os pesquisadores na universidade de Southampton desenvolveram uma maneira nova de usar nanomaterials para identificar e enriquecer células estaminais esqueletais - uma descoberta que poderia eventualmente conduzir aos tratamentos novos para fracturas de osso principais e ao reparo de osso perdido ou danificado.

Trabalhando junto, uma equipe dos físicos, os químicos e os nanoparticles especialmente projetados usados peritos do ouro da engenharia do tecido “procuram” células estaminais de osso humanas específicas - criando um fulgor fluorescente para revelar sua presença entre outros tipos de pilhas e para permitir que sejam isoladas ou “enriquecidas”.

Os pesquisadores concluíram sua técnica nova são mais simples e mais rapidamente do que outros métodos e até 50-500 cronometram mais eficaz em enriquecer células estaminais.

O estudo, conduzido pelo professor da ciência osteomuscular, Richard Oreffo e professor Antonios Kanaras do grupo do quantum, da luz e da matéria na escola da física e da astronomia, é publicado no jornal multidisciplinar reconhecido Nano de ACS - internacional -.

Nas análises laboratoriais, os pesquisadores usaram os nanoparticles do ouro - partículas esféricas minúsculas compo dos milhares de átomos do ouro - revestidos com os oligonucleotides (costas do ADN), para detectar óptica as assinaturas específicas do RNA de mensageiro (mRNA) de células estaminais esqueletais na medula. Quando a detecção ocorre, os nanoparticles liberam uma tintura fluorescente, fazendo as células estaminais distinguíveis de outras pilhas circunvizinhas, sob a observação microscópica. As células estaminais podem então ser separadas usando uma pilha sofisticada da fluorescência que classifica o processo.

As células estaminais são as pilhas que ainda não são especializadas e podem se tornar para executar funções diferentes. Identificar pilhas de hastes esqueletais permite que os cientistas cresçam estas pilhas em circunstâncias definidas para permitir o crescimento e a formação de tecido do osso e da cartilagem - por exemplo, de ajudar a emendar os ossos quebrados.

Entre os desafios levantados por nossa população de envelhecimento é a necessidade para que as aproximações novas e eficazes na redução de custos desossem o reparo. Com o um em três mulheres e o um em cinco homens em risco das fracturas osteoporotic no mundo inteiro, os custos são significativos, com cálculo de gastos sozinho das fracturas de osso a economia européia €17 bilhão e a economia dos E.U. $20 bilhões anualmente.

Dentro da universidade do osso de Southampton e do grupo de investigação da junção, o professor Richard Oreffo e sua equipe têm olhado terapias baseadas célula estaminal do osso por mais de 15 anos para compreender a revelação do tecido do osso e para gerar o osso e a cartilagem. Sobre o mesmo período de tempo, o professor Antonios Kanaras e seus colegas no grupo do quantum, da luz e da matéria têm projectado nanomaterials novos e têm estudado suas aplicações no campos de ciências biomedicáveis e de energia. Isto o estudo o mais atrasado traz eficazmente estas disciplinas junto e é um exemplar do impacto colaborador, funcionamento interdisciplinar pode trazer.

Célula estaminal esqueletal as terapias baseadas oferecem alguma das áreas as mais emocionantes e as mais prometedoras para o tratamento da doença do osso e da medicina regenerativa do osso para uma população de envelhecimento. Os estudos actuais aproveitaram seqüências originais do ADN dos alvos que nós acreditamos enriqueceríamos a célula estaminal esqueletal e, usando a pilha ativada fluorescência classificando (FACS) nós pudemos enriquecer células estaminais de osso dos pacientes. A identificação de marcadores originais é o Santo Graal na biologia de célula estaminal do osso e, quando nós ainda tivermos alguma maneira de ir; estes estudos oferecem uma mudança de etapa em nossa capacidade para visar nisso e identificar células estaminais humanas do osso e o potencial terapêutico emocionante.”

Richard Oreffo, professor da ciência osteomuscular

O professor Oreffo adicionou: “Importante, estes estudos mostram as vantagens da pesquisa interdisciplinar para endereçar um problema desafiante com o molecular avançado/biologia celular combinados com as tecnologias da plataforma da química dos nanomaterials.”

O professor Kanaras disse: “O projecto de materiais apropriado é essencial para sua aplicação em sistemas complexos. Personalizando a química dos nanoparticles nós podemos programar funções específicas em seu projecto.

“Neste projecto de investigação, nós projectamos os nanoparticles revestidos com as seqüências curtos do ADN, que podem detectar HSPA8 mRNA e Runx2 mRNA em células estaminais esqueletais e junto com estratégias bloqueando avançadas de FACS, para permitir a variedade das pilhas relevantes da medula humana.

“Um aspecto importante do projecto do nanomaterial envolve estratégias para regular a densidade dos oligonucleotides na superfície dos nanoparticles, que ajudam a evitar a degradação enzimático do ADN nas pilhas. Os repórteres fluorescentes nos oligonucleotides permitem-nos de observar o estado dos nanoparticles em fases diferentes da experiência, assegurando a qualidade do sensor endocellular.”

Ambos conduzem pesquisadores igualmente reconhecem que as realizações eram possível devido ao trabalho de todos os research fellow e alunos de doutoramento experientes envolvidos nestas pesquisa assim como colaboração com o professor Tom Brown e o Dr. Afaf E-Sagheer da universidade de Oxford, que sintetizou uma grande variedade de oligonucleotides funcionais.

Os cientistas estão aplicando actualmente o único RNA da pilha que arranja em seqüência à plataforma a tecnologia desenvolvida com os sócios em Oxford e no instituto para ciências da vida (IfLS) em Southampton para refinar e enriquecer células estaminais de osso e para avaliar mais a funcionalidade. A equipe propor transportar-se então à aplicação clínica com estudos pré-clínicos da formação do osso para gerar a prova de estudos do conceito.

O trabalho foi possível com uma concessão do projecto de BBSRC ao professor Oreffo e ao 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.