חלקיקים ויישומי תאי גזע

יישומים המשלבים חלקיקים עם תאי גזע

ננוטכנולוגיה וטיפולים ביו-רפואיים המשתמשים בתאי גזע (כגון שיבוט טיפולי) הם בין הוורידים החדשים ביותר במחקר ביוטכנולוגי. אפילו לאחרונה, מדענים החלו למצוא דרכים להתחתן עם השניים. מאז 2003, דוגמאות של ננוטכנולוגיה ותאי גזע משולבים צברו בכתבי עת מדעיים. בעוד יישומים פוטנציאליים עבור ננוטכנולוגיה במחקר תאי גזע הם אינספור, שלוש קטגוריות עיקריות ניתן להקצות לשימוש שלהם:

->

• מעקב או תיוג
• משלוח
• פיגומים / פלטפורמות

חלקיקים מסוימים כבר בשימוש מאז 1990, עבור יישומים כגון טיפול קוסמטי / העור טיפול, משלוח סמים תיוג. ניסויים עם סוגים שונים של חלקיקים כגון נקודות קוונטיות, צינורות פחמן וחלקיקים מגנטיים, על תאים סומטיים או מיקרואורגניזמים, סיפק את הרקע שממנו מחקר תאי גזע הושק. זוהי עובדה ידועה מעט כי הפטנט הראשון להכנת ננופיבר נרשמה בשנת 1934. סיבים אלה היו בסופו של דבר להפוך את הבסיס של פיגומים לתרבות תאי גזע השתלת - מעל 70 שנים מאוחר יותר.

-> ->

דגימה בתאי גזע באמצעות MRI ו SPIO חלקיקים

מחקר על היישומים של חלקיקים עבור הדמיה תהודה מגנטית (MRI) נדחף על ידי הצורך לעקוב אחר טיפול בתאי גזע . בחירה נפוצה עבור יישום זה הוא superparamagnetic תחמוצת ברזל (SPIO) חלקיקים, אשר משפרים את הניגוד של תמונות MRI.

כמה תחמוצות ברזל כבר אושרו על ידי ה- FDA. סוגים שונים של חלקיקים מצופים פולימרים שונים מבחוץ, בדרך כלל פחמימות. תיוג MRI יכול להיעשות על ידי הצמדת חלקיקים אל פני תא גזע או גרימת ספיגה של החלקיקים על ידי תא גזע באמצעות אנדוציטוזה או phagocytosis.

חלקיקים סייעו להוסיף את הידע שלנו על איך תאי גזע נודדים במערכת העצבים.

תיוג באמצעות נקודות קוונטיות

נקודות קוונטיות (Qdots) הן קריסטלים בקנה מידה ננו פולטים אור המורכבים אטומים מקבוצות II-VI של הטבלה המחזורית, לעתים קרובות בשילוב קדמיום. הם טובים יותר עבור הדמיה של תאים מאשר טכניקות מסוימות אחרות כגון צבעים, בגלל photostability שלהם ואריכות ימים. זה גם מאפשר להשתמש בהם ללימוד דינמיקה הסלולר תוך הבחנה של תאי גזע מתבצעת.

Qdots יש רקורד קצר יותר לשימוש עם תאי גזע מאשר SPIO / MRI ויש רק נעשה שימוש במבחנה עד כה, בגלל הדרישה ציוד מיוחד כדי לעקוב אחר אותם בבעלי חיים שלמים.

משלוח נוקליאוטידים לבקרה גנטית

בקרות גנטיות, המשתמשות ב- DNA או ב- siRNA, מתעוררות ככלי שימושי לתפקוד תאים סלולריים בתאי גזע, במיוחד לצורך הכוונת ההבחנה שלהם.חלקיקים יכולים לשמש להחלפה של וקטורים ויראליים המשמשים באופן מסורתי, כגון רטרווירוסים, אשר היו מעורבים בגרימת סיבוכים באורגניזמים שלמים כגון יצירת מוטציות המובילות לסרטן. חלקיקים מציעים וקטור פחות יקר וקל יותר לייצור עבור transfection של תאי גזע, עם סיכון נמוך יותר של immunogenicity, mutagenicity או רעילות. גישה פופולרית היא להשתמש פולימרים קטיוני כי אינטראקציה עם מולקולות דנ"א ו- DNA. יש גם מקום לפיתוח של פולימרים חכמים, עם תכונות כגון משלוח ממוקד

או שחרור מתוזמן . צינורות פחמן עם קבוצות תפקודיות שונות נבדקו גם עבור משלוח תרופות וחומצות גרעין לתאי יונקים, אך השימוש בהם בתאי גזע לא נחקר במידה רבה. מיטוב הסביבה התאית בתאי גזע תחום משמעותי של המחקר במחקר תאי גזע הוא זה של הסביבה תאיים וכיצד התנאים מחוץ לתא שולחים אותות עבור שליטה של ​​הבחנה, הגירה, הדבקה ופעילויות אחרות.

מטריצה ​​תאיים (ECM)

, מורכבת ממולקולות המופרשות על ידי תאים כגון קולגן, אלסטין ופרוטוגליקן. המאפיינים של הפרשות אלה וכימיה של הסביבה שהם יוצרים, מספקים כיוון לפעילות תאי גזע. חלקיקים שימשו כדי להנדס טופוגרפיות דפוסים שונים המחקים את ECM, לחקר ההשפעות שלהם על תאי גזע. סיבוך גדול נתקל עם טיפולים בתאי גזע כבר כישלון של תאים מוזרקים כדי להטביע למקד רקמות. ננומטרי

פיגומים

לשפר את הישרדות התא על ידי סיוע בתהליך engrafting. Nanopibers הסתובב פולימרים סינתטיים כגון פולי (חומצה לקטית) (PLA), או פולימרים טבעיים של קולגן, חלבון משי או chitosan, לספק ערוצים יישור של גזע ותאי אב. המטרה הסופית היא לקבוע מה פיגום הרכב הטוב ביותר מקדם הדבקה נכונה התפשטות של תאי גזע להשתמש בטכניקה זו להשתלות תא גזע. עם זאת, נראה מורפולוגיה של תאים הגדלים על nanofibers עשוי להיות שונה מן התאים הגדלים על מדיה אחרים, ומעטים מחקרים vivo דווחו. רעילות ננו-חלקיקים לתאי גזע כמו בכל התגליות הביו-רפואיות, השימוש בננו-חלקיקים עבור יישומים אלה

in vivo

(בבני אדם) מחייב אישור של ה- FDA. עם גילוי הפוטנציאל של חלקיקים עבור יישומים בתאי גזע, הגיע ביקוש הגובר בניסויים קליניים כדי לבדוק את התגליות החדשות ואת העניין הגובר ברעילות nanoparticle. הרעילות של חלקיקי SPIO

נחקרה במידה רבה. על פי רוב, הם לא הופיעו רעילים, אך מחקר אחד הציע השפעה על הבחנה בין תאי גזע. עם זאת, עדיין יש כמה אי ודאות אם רעילות נגרמה על ידי חלקיקים או transfection סוכן / המתחם. נתונים על רעילות עבור Qdots

הם נדירים, אבל מה הנתונים שם לא כולם מסכימים.חלק מהמחקרים מדווחים על השפעות שליליות על מורפולוגיה של תאי גזע, על התפשטות ועל בידול, בעוד שאחרים מדווחים על אי-תקינות. ההבדלים בתוצאות הבדיקה ניתן לייחס את הקומפוזיציות השונות של חלקיקים או תאים היעד, ולכן הרבה יותר מחקר נדרש כדי לקבוע מה הוא בטוח ומה לא, ועל אילו סוגי תאים. מה שידוע הוא כי קדמיום חמצון (Cd2 +) יכול להיות רעיל בגלל השפעתה על המיטוכונדריה של התאים. זה מסובך עוד יותר על ידי שחרור של מינים חמצן תגובתי במהלך השפלה Qdot. צינורות פחמן מופיעים בדרך כלל genotoxic, בהתאם הצורה שלהם, גודל, ריכוז הרכב הרכב, ועלול לתרום גנרטור של מינים חמצן תגובתי בתאים.

חלקיקים הם כלים מבטיחים עבור טכניקות ביו רפואיות חדשות, בשל גודלם הקטן ויכולתם לחדור לתאים. כמו התקדמות המחקר ממשיכים להוסיף את הידע שלנו על הגורמים השליטה בתאי גזע, סביר להניח כי יישומים חדשים עבור חלקיקים, בתיאום עם תאי גזע, יתגלו. בעוד הראיות מצביעות על כך שיישומים מסוימים יתגלו כשימושיים יותר, או בטוחים יותר מאחרים, יש פוטנציאל עצום לשימוש בננו-חלקיקים כדי לשפר ולשפר את טכנולוגיות תאי הגזע. מקור:

Ferreira, L. et al. 2008. הזדמנויות חדשות: השימוש ננוטכנולוגיה כדי לתפעל ולעקוב אחר תאי גזע. תא גזע נייד 3: 136-146. doi: 10. 1016 / j. גֶזַע. 2008. 07. 020.