Ett team av forskare vid University of California, Berkeley, har utvecklat ett nytt sätt att kontrollera differentieringen av embryonala stamceller med hjälp av flytande kristaller. Detta framsteg kan leda till nya behandlingar för en mängd olika sjukdomar och skador.
Embryonala stamceller är pluripotenta, vilket innebär att de har potential att utvecklas till vilken typ av celler som helst i kroppen. Detta gör dem till ett värdefullt verktyg för regenerativ medicin, men det gör dem också svåra att kontrollera. Forskare har letat efter sätt att styra stamceller att differentiera till specifika celltyper utan att använda skadliga kemikalier eller genteknik.
Flytande kristaller är en typ av material som har egenskaper hos både vätskor och kristaller. De består av långa, stavformade molekyler som är inriktade i ett regelbundet mönster. När ett elektriskt fält appliceras på en flytande kristall omorienterar molekylerna sig själva, vilket förändrar materialets optiska egenskaper.
Forskarna vid Berkeley utnyttjade denna egenskap för att skapa en enhet som kunde styra orienteringen av flytande kristaller i en kultur av embryonala stamceller. Genom att noggrant manipulera det elektriska fältet kunde de styra stamcellerna att differentiera till specifika celltyper, såsom neuroner och hjärtceller.
Denna nya teknik är ett lovande steg framåt inom området för regenerativ medicin. Det kan leda till nya behandlingar för en mängd olika sjukdomar och skador, såsom ryggmärgsskador, hjärtsjukdomar och diabetes.
Så fungerar det
Enheten med flytande kristaller består av ett tunt lager av flytande kristaller som är placerade mellan två glasplattor. Glasplattorna är belagda med en genomskinlig elektrod, som gör att ett elektriskt fält kan appliceras på de flytande kristallerna.
När ett elektriskt fält appliceras omorienterar flytande kristallmolekylerna sig själva, vilket förändrar materialets optiska egenskaper. Forskarna använder denna förändring av optiska egenskaper för att skapa ett mönster av ljusa och mörka ränder på enhetens yta.
Stamcellerna placeras på enhetens yta och utsätts för ljusmönstret. Ljusmönstret får stamcellerna att differentiera till specifika celltyper. Forskarna kan kontrollera vilken typ av cell som stamcellerna differentierar till genom att noggrant manipulera det elektriska fältet.
Applikationer
Anordningen med flytande kristaller kan ha en mängd olika tillämpningar inom regenerativ medicin. Den kan till exempel användas för att:
* Behandla ryggmärgsskador genom att styra stamceller att differentiera till neuroner.
* Reparera hjärtskador genom att styra stamceller att differentiera till hjärtceller.
* Behandla diabetes genom att styra stamceller att differentiera till insulinproducerande celler.
Forskarna arbetar för närvarande med att förbättra enhetens effektivitet och göra den mer lämpad för klinisk användning. De tror att enheten kan vara ett värdefullt verktyg för regenerativ medicin i framtiden.
