新方法可能会恢复受影响的干细胞 让它们再次有效工作

新方法可能会恢复受影响的干细胞 让它们再次有效工作

科学家们已经在新生儿的脐带中发现了可能拯救婴儿生命并用于治疗淋巴瘤和白血病等疾病的干细胞。正因为如此,许多新父母决定为他们的孩子保留(“储存”)脐带血中丰富的干细胞。然而,由于妊娠期糖尿病会破坏干细胞,使其失去作用,因此,在6-15%受该疾病影响的孕妇中,父母无法获得这种选择。

圣母大学(University of Notre Dame)的生物工程学家在一项将发表在《通信生物学》(Communications Biology)杂志上的研究中表明,一种新方法可能会治愈受影响的干细胞,让它们再次生长出新的组织。

特别创造的纳米粒子是这种新策略的关键组成部分。每个球形的纳米粒子都可以储存药物,并通过附着在细胞表面将药物专门送到干细胞。这些纳米颗粒的直径约为150纳米,或约为红血球大小的四分之一。颗粒由于其独特的调谐作用而逐渐传递药物,这使得它们即使在极低的剂量下也非常有效。

圣母大学生物工程研究生项目的航空航天和机械工程副教授Donny Hanjaya-Putra指导进行研究的实验室,他用一个比喻来描述这个过程。“每个干细胞就像一个士兵。它是聪明而有效的;它知道去哪里,做什么。但我们正在研究的‘士兵’是受伤和虚弱的。通过为它们提供这种纳米粒子‘背包’,我们正在给它们提供它们所需要的东西,让它们再次有效地工作。”

对配备了新“背包”的干细胞的主要测试是它们是否能形成新的组织。Hanjaya-Putra和他的团队测试了没有“背包”的受损细胞,观察到它们移动缓慢,并形成不完善的组织。但当Hanjaya-Putra和他的团队应用“背包”时,以前受损的干细胞开始形成新的血管,无论是插入合成聚合物中还是植入实验室小鼠的皮肤下,这两种环境都是为了模拟人体的状况。

虽然这项新技术可能要在几年后才能达到实际的医疗保健环境,但Hanjaya-Putra解释说,它是迄今为止开发的任何方法中最清晰的路径。Hanjaya-Putra说:“涉及将药物直接注射到血液中的方法有许多不需要的风险和副作用。”此外,像基因编辑这样的新方法面临着食品和药物管理局(FDA)批准的漫长旅程。但是Hanjaya-Putra的技术只使用了已经被美国食品和药物管理局批准用于临床的方法和材料。

Hanjaya-Putra将这项研究的成功归功于一个高度跨学科的研究小组。“这是化学工程、机械工程、生物学和医学之间的合作--我总是发现,最好的科学发生在几个不同领域的交叉点上。”

该研究的主要作者是前圣母大学博士后学生Loan Bui,现在是俄亥俄州代顿大学的教员;干细胞生物学家Laura S.Haneline和来自印第安纳大学医学院的前博士后研究员Shanique Edwards;圣母大学生物工程系博士生Eva Hall和Laura Alderfer;圣母大学本科生Pietro Sainaghi、Kellen Round和Madeline Owen;研究副教授Prakash Nallathamby(航天和机械工程);以及来自得克萨斯大学西南医学中心的Siyuan Zhang。

研究人员希望他们的方法将被用于恢复因其他类型的妊娠并发症而受损的细胞,如先兆子痫。Hanjaya-Putra说:“在未来,我们希望临床医生能够使干细胞恢复活力,并利用它们来再生身体,而不是丢弃干细胞。例如,一个因先兆子痫而早产的婴儿可能不得不留在新生儿重症监护室,其肺部形成不完善。我们希望我们的技术能够改善这个孩子的发育结果。”

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