Op het eerste gezicht, een paar bekroonde afbeeldingen gemaakt door de postdoctorale onderzoeker Catarina Moura van de University of Southampton lijken een seizoensgebonden thema te hebben. Maar als je beter kijkt, zul je zien dat de samenstellende delen van de foto's (of microfoto's) van een kerstboom en een seizoenskrans eigenlijk bestaan ​​uit stamcellen die zijn gemaakt met behulp van innovatieve lasergebaseerde beeldvormingstechnieken die worden gebruikt als onderdeel van een onderzoeksprogramma voor regeneratieve geneeskunde in Southampton.

De groene cirkelvormige objecten op de foto's zijn collageencellen en de rode 'stippen' zijn vetcellen, beide geëxtraheerd uit menselijk beenmerg dat Catarina elektronisch in kleur heeft verbeterd om hun details naar voren te brengen. Normaal gesproken, de collageencellen die groen lijken op Catarina's boom- en kransafbeeldingen zouden blauwer van kleur zijn, maar, ze zegt, de vetcellen zouden zeker rood lijken met de gebruikte lasers. "Ik heb groen gekozen voor de collageenvezels in mijn afbeeldingen, want als je de labeltechniek gebruikt, gebruik je meestal een vlek die groen fluoresceert en, omdat een wetenschapper die groene kleur gewoonlijk zou herkennen als hij naar gelabelde collageenvezels kijkt, Ik besloot dezelfde kleur te gebruiken en tegelijkertijd iets feestelijkers te maken, ' zegt Catarina.

Werken met skeletbiologen in het Southampton General Hospital, Catarina onderzoekt nieuwe optische technieken om de ontwikkeling van de cellen te volgen, gebruikt in nieuwe benaderingen van regeneratieve geneeskunde - in dit geval om kraakbeen te maken en te laten groeien uit menselijke stamcellen. Haar doctoraat is gericht op het ontwikkelen van een nieuwe labelvrije beeldvormingsbenadering voor het op niet-destructieve en niet-invasieve wijze beoordelen van menselijke stamcellen en skeletregeneratie.

"Ik werk samen met professor Richard Oreffo en Dr. Rahul Tare van het University's Centre for Human Development, Stamcellen en regeneratie die proberen kraakbeen te maken en te laten groeien in het laboratorium met behulp van de eigen (autologe) stamcellen van een patiënt om vervolgens terug in de patiënt te worden geïmplanteerd als ze een kraakbeendefect hebben, " legt ze uit. "Mijn deel van het project is het ontwikkelen en gebruiken van technieken om het gemakkelijker te maken om de ontwikkeling van de cellen tot kraakbeen in realtime te volgen, wat belangrijk is om te weten of en wanneer je het voor de patiënt kunt gebruiken. Als het gelukt is, je kunt hetzelfde kraakbeen gebruiken om het nieuwe weefsel te maken, dus het is erg belangrijk voor ons om de monitoring goed te doen."

Traditionele technieken omvatten het labelen of injecteren van de cellen met vlekken of fluoroforen - fluorescerende verbindingen die 'gloeien' bij blootstelling aan licht - om hun ingewikkelde structuren te detecteren. Onder de voogdij van haar promotor, Sumeet Mahajan van Southampton, Hoogleraar Molecular Biophotonics &Imaging in Chemistry &Institute for Life Sciences (IfLS), Catarina gebruikt ultrasnelle lasers om hetzelfde effect te bereiken, maar op een minder ingrijpende manier.

"Traditionele technieken om te detecteren of het kraakbeen zich ontwikkelt, kunnen storend zijn en, vaak, destructief, " legt Catarina uit. "Ons proces is nog niet eerder gebruikt. Wat we proberen te doen is kennis te laten maken met biologietechnieken die normaal in de scheikunde of natuurkunde worden gebruikt, gebruikmakend van inherente chemische of structurele eigenschappen van de menselijke stamcellen. Momenteel moeten we voor validatie nog steeds de standaardoefeningen doen naast onze nieuwe technieken om de twee sets resultaten te kunnen vergelijken en, natuurlijk, met behulp van ultrasnelle lasers moeten we ervoor zorgen dat alles is geoptimaliseerd voordat het naar de kliniek kan, vooral de belichtingstijd.

"Het enorme voordeel van onze vlekvrije lasergebaseerde beeldvormingsbenaderingen is dat je het stamcelmonster kunt gebruiken zonder het ontwikkelingsproces in realtime te hoeven onderbreken, u hoeft geen celverstoring uit te voeren en er is geen fotobleken (vervaging), wat vrij gebruikelijk is bij fluorescerend materiaal, Catarina enthousiast. "Doe het biotechnologische kraakbeen maar onder de microscoop en je hebt het beeld."

Professor Richard Oreffo voegde toe:"Cruciaal, in tegenstelling tot de huidige standaard op kleuring gebaseerde methoden is de vlekloze beeldvormingsbenadering vertaalbaar naar de kliniek omdat de stamcellen op geen enkele manier worden beschadigd of verstoord. Vandaar, de technologie kan worden gebruikt om de ontwikkeling objectief te beoordelen en stamcellen te screenen om absoluut zeker te zijn voordat ze voor therapie worden gebruikt."

Professor Mahajan, concludeerde:"Dit werk is een perfect voorbeeld van zeer opwindend interdisciplinair interdisciplinair onderzoek dat grenzen verlegt om een ​​hoge impact te bereiken. Promotiefinanciering door het University's Institute for Life Sciences voor Catarina gaf een kick-start voor de samenwerking tussen Richard en Rahul bij het Institute for Developmental Sciences en ons, wat anders moeilijk zou zijn geweest, dat tot spannende resultaten heeft geleid, enkele verbluffende beelden en inzichten die het leven van mensen kunnen veranderen met behulp van stamceltherapie."