Forskare har upptäckt ett nytt sätt att replikera stamcellernas regenerativa kraft i labbet, vilket kan leda till kraftfulla behandlingar för skador och sjukdomar.

I en ny artikel publicerad i tidningen ACS Nano , Dr Catherine Berry och professor Matthew Dalby från University of Glasgows Institute of Molecular Cell and Systems Biology, beskriva hur de har kunnat skapa och kontrollera buntar av benmärgsstamceller som fungerar som stamcellerna gör i kroppen, Dessa buntar av celler kan läka skador i laboratorieodlade ben- och broskmodeller.

Mesenkymala stamceller produceras naturligt i kroppen och har den unika förmågan att utvecklas, eller 'skilja', i många andra typer av celler, såsom ben, brosk eller fettceller. De har en enorm potential för användning inom medicin men de är svåra att korrekt odla i laboratoriet, för när de lagras utanför kroppen differentierar de spontant och slumpmässigt.

I kroppen, dock, de väntar i benmärgen tills ett regenerativt krav ställs på dem. Sedan, de ändras till mogna celltyper för att reparera benet, brosk, ligament eller sena runt dem.

Genom att använda 3D-sfäroidiska kulturer snarare än standard 2D-celltillväxttekniker, forskarna har visat att de kan odla stamceller och hindra dem från att differentieras under en längre period.

För att uppnå detta, de lägger till magnetiska nanopartiklar till varje stamcell. Sedan, med hjälp av en enkel magnet, de byggde bollformade massor på runt 10, 000 stamceller, bara tillräckligt stor för att se med blotta ögat, under bara några timmar. När den placeras i mjuk gel, liknande konsistensen av benmärgsgelé, dessa bollar av celler förblir som stamceller under långa kulturperioder, utan oönskad differentiering

Nästa, forskarna placerade 3D-sfäroidkulturerna bredvid laboratoriesårmodeller av brosk, ben och ligament. När bunten med stamceller placerades bredvid det skadade området, de blev snabbt aktiva igen, migrerade mot den skadade vävnaden, och började skilja sig på samma sätt som de skulle i människokroppen för att läka ett sår.

Samt för att förstå regenerering av muskuloskeletala systemet, de små märgstamcellsmodellerna kan användas för att testa läkemedel avsedda att aktivera stamcellerna och ha applikationer bortom ben, reparation av brosk och ligament.

Dr Catherine Berry, vid universitetets institut för molekylär cell- och systembiologi, sa:"Det här är en riktigt spännande upptäckt, som använder en ganska enkel och prisvärd metod för att växa och underhålla stamceller redo att läka vävnader.

"Även om detta dokument handlar om vår forskning om att använda dessa stamceller med ben och brosk, Vi börjar redan arbeta med partners vid Paul O'Gorman Leukemia Research Center och Beatson West of Scotland Cancer Center för att titta på potentialen att använda denna teknik för att bekämpa leukemi och bröstcancer.

"Båda sjukdomarna kan dölja buntar av cancerceller i benmärgen som låg vilande i flera år innan de blev aktiva igen, orsakar sekundär cancer som ofta är mycket svår att behandla, Det kan vara så att förändringar i mesenkymal stamcellsaktivitet är kopplade till cancercellsaktivering.

"Vi är angelägna om att utforska hur vi kan använda vår teknik för att förstå mer om hur stamceller kommunicerar med andra celler och vad vi kan göra för att använda stamceller mer effektivt inom medicin."

Pappret, med titeln 'A Quiescent, Regenereringsresponsiv vävnadsteknisk konstruerad mesenkymal stamcell benmärgsnischmodell via magnetisk levitation ', publiceras i tidskriften ACS Nano .