I en nyfödds navelsträng finns potentiellt livräddande stamceller som kan användas för att bekämpa sjukdomar som lymfom och leukemi. Det är därför många nyblivna föräldrar väljer att lagra ("banka") sitt spädbarns stamcellsrika navelsträngsblod. Men i de 6–15 % av graviditeterna som drabbas av graviditetsdiabetes saknar föräldrar detta alternativ eftersom tillståndet skadar stamcellerna och gör dem oanvändbara.

Nu, i en kommande studie inom Kommunikationsbiologi , har bioingenjörer vid University of Notre Dame visat att en ny strategi kan återställa de skadade stamcellerna och göra det möjligt för dem att växa nya vävnader igen.

I hjärtat av detta nya tillvägagångssätt är specialtillverkade nanopartiklar. Med bara 150 nanometer i diameter - ungefär en fjärdedel av storleken på en röd blodkropp - kan varje sfärisk nanopartikel lagra medicin och leverera den bara till själva stamcellerna genom att fästa direkt på stamcellernas yta. På grund av sin speciella formulering eller "inställning" släpper partiklarna läkemedlet långsamt, vilket gör det mycket effektivt även vid mycket låga doser.

Donny Hanjaya-Putra, en biträdande professor i rymd- och maskinteknik i bioingenjörsprogrammet vid Notre Dame som leder labbet där studien genomfördes, beskrev processen med en analogi. "Varje stamcell är som en soldat. Den är smart och effektiv; den vet vart den ska gå och vad den ska göra. Men "soldaterna" vi arbetar med är skadade och svaga. Genom att förse dem med denna nanopartikel "ryggsäck", vi ger dem vad de behöver för att arbeta effektivt igen."

Huvudtestet för de nya "ryggsäcksförsedda" stamcellerna var om de kunde bilda nya vävnader eller inte. Hanjaya-Putra och hans team testade skadade celler utan "ryggsäckar" och observerade att de rörde sig långsamt och bildade ofullständiga vävnader. Men när Hanjaya-Putra och hans team applicerade "ryggsäckar" började tidigare skadade stamceller bilda nya blodkärl, både när de fördes in i syntetiska polymerer och när de implanterades under huden på labbmöss, två miljöer avsedda att simulera tillstånden i människokroppen .

Även om det kan dröja år innan den här nya tekniken når verkliga hälsovårdsmiljöer, förklarade Hanjaya-Putra att den har den tydligaste vägen av någon metod som hittills utvecklats. "Metoder som involverar att injicera läkemedlet direkt i blodomloppet kommer med många oönskade risker och biverkningar," sa Hanjaya-Putra. Dessutom står nya metoder som genredigering inför en lång resa till Food and Drug Administration (FDA) godkännande. Men Hanjaya-Putras teknik använde endast metoder och material som redan godkänts för kliniska miljöer av FDA.

Hanjaya-Putra tillskrev studiens framgång till en mycket tvärvetenskaplig grupp av forskare. "Det här var ett samarbete mellan kemiteknik, maskinteknik, biologi och medicin - och jag tycker alltid att den bästa vetenskapen sker i skärningspunkten mellan flera olika områden."

Studiens huvudförfattare var den tidigare postdoktoranden i Notre Dame, Loan Bui, nu fakultetsmedlem vid University of Dayton i Ohio; stamcellsbiolog Laura S. Haneline och tidigare postdoktor Shanique Edwards från Indiana University School of Medicine; Notre Dame bioteknik doktorander Eva Hall och Laura Alderfer; Notre Dame studenter Pietro Sainaghi, Kellen Round och 2021 valedictorian Madeline Owen; Prakash Nallathamby, forskarassistent, flyg- och maskinteknik; och Siyuan Zhang från University of Texas Southwestern Medical Center.

Forskarna hoppas att deras tillvägagångssätt kommer att användas för att återställa celler som skadats av andra typer av graviditetskomplikationer, såsom havandeskapsförgiftning. "Istället för att kassera stamcellerna," sa Hanjaya-Putra, "i framtiden hoppas vi att läkare kommer att kunna föryngra dem och använda dem för att regenerera kroppen. Till exempel kan ett barn som fötts för tidigt på grund av havandeskapsförgiftning behöva stanna i NICU med en ofullständigt formad lunga. Vi hoppas att vår teknik kan förbättra detta barns utvecklingsresultat." + Utforska vidare

Att kämpa bra:Återskapa kroppens naturliga försvar genom att återställa lymfatiska nätverk