新生兒的臍帶內(nèi)有可能挽救生命的干細(xì)胞，可用于對(duì)抗淋巴瘤和白血病等疾病。這就是為什么許多新父母選擇儲(chǔ)存(“銀行”)他們嬰兒富含干細(xì)胞的臍帶血。但在受妊娠糖尿病影響的6-15%的妊娠中，父母缺乏這種選擇，因?yàn)檫@種情況會(huì)損害干細(xì)胞并使它們變得無用。

現(xiàn)在，在通訊生物學(xué)即將發(fā)表的一項(xiàng)研究中，圣母大學(xué)的生物工程師表明，一種新的策略可以恢復(fù)受損的干細(xì)胞，并使它們能夠再次生長(zhǎng)出新的組織。

這種新方法的核心是專門設(shè)計(jì)的納米顆粒。每個(gè)球形納米粒子直徑只有150納米——大約是紅細(xì)胞大小的四分之一——能夠儲(chǔ)存藥物，并通過直接附著在干細(xì)胞表面上將藥物輸送到干細(xì)胞本身。由于其特殊的配方或“調(diào)整”，這些顆粒會(huì)緩慢釋放藥物，即使在非常低的劑量下也能非常有效。

DonnyHanjaya-Putra是圣母大學(xué)生物工程研究生項(xiàng)目的航空航天和機(jī)械工程助理教授，他指導(dǎo)進(jìn)行研究的實(shí)驗(yàn)室，他用一個(gè)類比描述了這個(gè)過程。“每個(gè)干細(xì)胞都像一個(gè)士兵。它聰明而有效;它知道去哪里和做什么。但是我們一起工作的‘士兵’受傷而虛弱。通過為他們提供這種納米粒子‘背包’，我們正在為他們提供再次有效工作所需的東西。”

新“背包”干細(xì)胞的主要測(cè)試是它們是否能形成新的組織。Hanjaya-Putra和他的團(tuán)隊(duì)在沒有“背包”的情況下測(cè)試了受損細(xì)胞，并觀察到它們移動(dòng)緩慢并形成不完美的組織。但是，當(dāng)Hanjaya-Putra和他的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用“背包”時(shí)，先前受損的干細(xì)胞開始形成新的血管，無論是插入合成聚合物還是植入實(shí)驗(yàn)室小鼠的皮膚下，這兩種環(huán)境旨在模擬人體狀況.

盡管這項(xiàng)新技術(shù)可能需要數(shù)年時(shí)間才能進(jìn)入實(shí)際的醫(yī)療保健環(huán)境，但Hanjaya-Putra解釋說，它擁有迄今為止開發(fā)的任何方法中最清晰的路徑。“將藥物直接注入血液的方法會(huì)帶來許多不必要的風(fēng)險(xiǎn)和副作用，”Hanjaya-Putra說。此外，基因編輯等新方法要獲得食品和藥物管理局(FDA)的批準(zhǔn)還有很長(zhǎng)的路要走。但是Hanjaya-Putra的技術(shù)只使用了FDA已經(jīng)批準(zhǔn)用于臨床環(huán)境的方法和材料。

Hanjaya-Putra將這項(xiàng)研究的成功歸功于一個(gè)高度跨學(xué)科的研究小組。“這是化學(xué)工程、機(jī)械工程、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)之間的合作——我總是發(fā)現(xiàn)最好的科學(xué)發(fā)生在幾個(gè)不同領(lǐng)域的交匯處。”

該研究的主要作者是前圣母大學(xué)博士后學(xué)生LoanBui，現(xiàn)在是俄亥俄州代頓大學(xué)的教員;干細(xì)胞生物學(xué)家LauraS.Haneline和印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的前博士后研究員ShaniqueEdwards;圣母大學(xué)生物工程博士生EvaHall和LauraAlderfer;圣母大學(xué)本科生PietroSainaghi、KellenRound和2021年畢業(yè)典禮代表MadelineOwen;PrakashNallathamby，航空航天和機(jī)械工程研究助理教授;和來自德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的張思遠(yuǎn)。

研究人員希望他們的方法將用于恢復(fù)因其他類型的妊娠并發(fā)癥(如先兆子癇)而受損的細(xì)胞。“與其丟棄干細(xì)胞，”Hanjaya-Putra說，“未來我們希望臨床醫(yī)生能夠使它們恢復(fù)活力，并利用它們使身體再生。例如，由于先兆子癇而早產(chǎn)的嬰兒可能不得不留在“新生兒重癥監(jiān)護(hù)室的肺發(fā)育不完善。我們希望我們的技術(shù)可以改善這個(gè)孩子的發(fā)育結(jié)果。”

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