Forskare vid University of Sydney har etablerat en metod för att identifiera enskilda nanopartiklar som frigörs av mänskliga celler, öppna vägen för dem att bli diagnostiska verktyg vid tidig upptäckt av cancer, demens och njursjukdom.

Partiklarna, kallas extracellulära vesiklar, eller elbilar, frigörs rutinmässigt av celler och spelar en central roll i cellkommunikation, dela viktig information såsom DNA, RNA och proteiner.

"Detta är verkligen i framkant av vår kunskap om cellulär utveckling, "säger docent Wojciech Chrzanowski, medförfattare till en ny uppsats om elbilar publicerad i Royal Society of Chemistry's Nanoskala Horisonter .

"Elbilar kunde inte bara användas för att identifiera cellulära patologier utan för att de har väsentlig information om cellutveckling, vi kan konstruera dem för vävnadsreparation. "

Docent Chrzanowski från University of Sydney Nano Institute och farmaceutiska fakulteten sa att förmågan att identifiera enskilda elbilar kommer att ge biomarkörer för olika sjukdomar som cancer, kardiovaskulär, njure- och leversjukdom samt demens och multipel skleros.

Han sa att det också kommer att tillåta forskare att konstruera elbilar för användning i vävnadsregenerering och hjälpa till att starta ett nytt kapitel inom stamcellsterapier och regenerativ medicin.

"Människokroppen leder naturligtvis elbilar från stamceller till skadad vävnad för att hjälpa till med reparationen. Genom att utnyttja denna kunskap, vi skulle kunna skapa en ny generation cellterapier, "säger docent Chrzanowski, som är branschens temaledare för hälsa och medicin vid Sydney Nano.

Att förstå EV:s särart är därför viktigt för att utveckla deras tillämpning för diagnostik och terapi. Till exempel, cancerceller i ett tidigt skede släpper ut elbilar som indikerar förekomsten av malign vävnad i kroppen.

Studien av extracellulära vesiklar är ett relativt nytt område. Det är först under det senaste decenniet som det har varit känt att celler kommunicerar och överför molekylär och genetisk information med hjälp av elbilar.

Den fulla potentialen att utnyttja denna kunskap för biomedicinsk användning har försvårats på grund av svårigheter att fastställa EV -populationernas heterogena karaktär. Tills nu, de har bara analyserats som storskaliga populationer med otillräcklig känslighet.

Huvudförfattare till tidningen, doktorand Sally Yunsun Kim, sade:"För att låsa upp EV:s sanna potential, det som behövs är ett nytt tillvägagångssätt för att entydigt definiera nanoskala skillnader på en enda EV -nivå - och det är vad vi har gjort. "

Detta beror på att det är EV:s individuella karaktär som frigörs av celler - påverkas av cellulär morfologi, genetik och miljö - som ger dem sin kompetens inom reparation av mänsklig vävnad.

Kim, Docent Chrzanowski och deras team har utvecklat ett sätt att identifiera enskilda EV -nanostrukturer, genom undersökning av mänskliga placentastamceller tillhandahållna av medförfattare Dr Bill Kalionis från Royal Women's Hospital i Melbourne.

I Nanoskala Horisonter papper teamet beskriver en ny metod för att identifiera nanoskala sammansättning av elbilar med hjälp av "resonansförstärkt atomkraftmikroskop infrarött spektroskopi" (AFM-IR).

Detta innebär att man isolerar enstaka elbilar, termiskt omröra dem och sedan läsa den specifika signalen eller "fingeravtrycket" från denna termiska aktivitet med en 20-nanometer bred detektor.

Kim, sade:"Vi kan göra detta med små mängder mänskligt material, såsom blod- eller urinprov. När celler skapar elbilar sprids de över hela kroppen. "

Docent Chrzanowski sa att denna förmåga att bestämma EV:s särart också kommer att tillåta forskare att fortsätta grundläggande forskning om hur och varför EV:er skapas av celler.

"Detta är ett nytt och spännande område för biomedicinsk forskning. Och Australien spelar en ledande roll på detta område, "säger docent Chrzanowski, som är gemensam arrangör av en internationell konferens om extracellulära vesiklar som kommer att äga rum i Sydney i november.

"De bästa människorna i världen kommer att dela här sin kunskap inom ett område med ett sådant löfte om biomedicinska behandlingar, " han sa.