南安普敦大学 释放红色荧光寡核苷酸的干细胞
学分:南安普敦大学 南安普敦大学的研究人员开发了一种使用纳米材料来识别和富集骨骼干细胞的新方法——这一发现最终可能会导致严重骨折的新疗法以及丢失或受损骨骼的修复
一个由物理学家、化学家和组织工程专家组成的团队共同努力，使用专门设计的金纳米粒子来“寻找”特定的人类骨干细胞——产生荧光，以显示它们在其他类型细胞中的存在，并允许它们被分离或“富集”
研究人员得出结论，他们的新技术比其他方法更简单、更快，富集干细胞的效率高达50-500倍
这项研究由肌肉骨骼科学教授理查德·奥利佛和物理和天文学院量子、光和物质小组的安东尼欧·卡纳拉斯教授领导，发表在国际公认的多学科期刊《美国国家科学院纳米》上
在实验室测试中，研究人员使用涂有寡核苷酸(DNA链)的金纳米粒子——由数千个金原子组成的微小球形粒子——来光学检测骨髓中骨骼干细胞的特定信使核糖核酸(RNA)信号。
当检测发生时，纳米粒子释放出一种荧光染料，使得干细胞在显微镜下可以与周围的其他细胞区分开来
干细胞可以通过复杂的荧光细胞分选过程进行分离
干细胞是尚未特化的细胞，可以发展成执行不同功能的细胞
识别骨骼干细胞使科学家能够在特定的条件下培养这些细胞，以促进骨骼和软骨组织的生长和形成，例如，帮助修复骨折
人口老龄化带来的挑战之一是需要新的和具有成本效益的骨修复方法
在全球范围内，每三名女性和每五名男性中就有一人有骨质疏松性骨折的风险，其代价是巨大的，仅骨折一项每年就使欧洲经济损失170亿欧元，美国经济损失200亿美元
在南安普敦大学的骨与关节研究小组中，理查德·奥莱佛教授和他的团队已经研究基于骨干细胞的疗法超过15年，以了解骨组织的发育和生成骨和软骨
在同一时期，安东尼奥斯·卡纳拉斯教授和他在量子、光和物质小组的同事一直在设计新型纳米材料，并研究它们在生物医学和能源领域的应用
这项最新的研究有效地将这些学科结合在一起，是合作、跨学科工作所能带来的影响的典范
奥利佛教授说:“基于骨骼干细胞的疗法为老年人口的骨病治疗和骨再生医学提供了一些最激动人心和最有前途的领域
目前的研究已经利用了来自我们认为可以丰富骨骼干细胞的目标的独特的脱氧核糖核酸序列，并且使用荧光激活细胞分选术，我们已经能够从患者体内丰富骨骼干细胞
识别独特的标记是骨干细胞生物学的圣杯，尽管我们还有一段路要走；这些研究为我们靶向和识别人类骨干细胞的能力以及其中令人兴奋的治疗潜力提供了一个台阶式的改变
" 奥利佛教授补充道:“重要的是，这些研究展示了跨学科研究的优势，以解决分子/细胞生物学与纳米材料化学平台技术相结合的挑战性问题
" 卡纳拉斯教授说:“材料的适当设计对于它们在复杂系统中的应用至关重要
通过定制纳米粒子的化学性质，我们能够在设计中设定特定的功能
“在这个研究项目中，我们设计了涂有短序列脱氧核糖核酸的纳米粒子，能够感应骨骼干细胞中的热休克蛋白8和Runx2基因，并结合先进的流式细胞术门控策略，使人类骨髓中的相关细胞分类成为可能
“纳米材料设计的一个重要方面涉及调节纳米颗粒表面寡核苷酸密度的策略，这有助于避免细胞中的脱氧核糖核酸酶降解
寡核苷酸上的荧光报告使我们能够在实验的不同阶段观察纳米粒子的状态，从而确保细胞内传感器的质量
" 两位首席研究员也认识到，由于所有有经验的研究员和博士的工作，成就是可能的
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参与这项研究的学生以及与汤姆·布朗教授和博士的合作
牛津大学的Afaf E-Sagheer，他合成了大量的功能性寡核苷酸
科学家们目前正在将单细胞RNA测序应用于与牛津大学和南安普敦生命科学研究所合作开发的平台技术，以进一步提炼和丰富骨干细胞并评估其功能
该团队建议随后转向临床前骨形成研究的临床应用，以产生概念研究的证据
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