Наночастицы помогут управлять дифференцировкой стволовых клеток
Учёные из Национального Института материаловедения (National Institute for Materials Science, NIMS), Япония, успешно разработали методику активации остеогенной дифференцировки стволовых клеток с помощью наночастиц золота. Результаты работы будут опубликованы в июньском номере журнала Biomaterials за 2015 г.
Одной из важнейших задач регенеративной медицины является контроль дифференцировки и пролиферации стволовых клеток. Исследования, проводимые ранее, доказали, что наночастицы золота стимулируют превращение мезенхимальных стволовых клеток (МСК) человека в остеобласты.
Кроме того, другие исследования показали, что амино-, карбоксильные и гидроксильные функциональные группы способны стимулировать или ингибировать дифференцировку стволовых клеток в целом.
Опираясь на данные исследования, учёные из NIMS предположили, что наночастицы золота, модифицированные функциональными группами, являются перспективными рычагами управления стволовыми клетками. Однако практические испытания действия данных частиц на МСК до сих пор не проводились и последствия их действия были неизвестны.
Исследователи создали три типа наночастиц золота с модифицированной поверхностью, на каждой из которых прикреплена одна из функциональных групп: положительно заряженная аминогруппа (-NH2), отрицательно заряженная карбоксильная группа (-СООН) или нейтральная гидроксильная группа (-ОН). Затем они определили влияние конкретной группы на дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток, полученных из костного мозга человека.
Наночастицы, содержащие карбоксильную группу, были поглощены клетками и продемонстрировали наибольшее ингибирующее действие на остеогенную дифференцировку стволовых клеток по сравнению с другими двумя группами. Кроме того, исследователи отметили выраженное влияние наночастиц золота с карбоксильными группами на экспрессию генов мезенхимальных стволовых клеток костного мозга.
Результаты работы показали, что наночастицы ингибируют экспрессию ряда генов, связанных именно с остеогенной дифференцировкой. Таким образом, учёные продемонстрировали возможность стимулирования или ингибирования остеогенной дифференцировки МСК с помощью наночастиц золота в зависимости от типа связанной функциональной группы.
Одной из важнейших задач регенеративной медицины на сегодняшний день является разработка технологии, позволяющей контролировать безопасность и высокое качество получаемых стволовых клеток.
Целью данного исследования было создание новых наноматериалов, которые смогут облегчить процесс манипулирования стволовыми клетками. Дальнейшая работа группы учёных из NIMS будет направлена на практическое применение их работы в клинических испытаниях.
