Een team onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, heeft een nieuwe manier ontwikkeld om de differentiatie van embryonale stamcellen te controleren met behulp van vloeibare kristallen. Deze vooruitgang zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten en verwondingen.

Embryonale stamcellen zijn pluripotent, wat betekent dat ze zich kunnen ontwikkelen tot elk type cel in het lichaam. Dit maakt ze tot een waardevol instrument voor de regeneratieve geneeskunde, maar maakt ze ook moeilijk te controleren. Onderzoekers hebben gezocht naar manieren om stamcellen te laten differentiëren in specifieke celtypen zonder gebruik te maken van schadelijke chemicaliën of genetische manipulatie.

Vloeibare kristallen zijn een soort materiaal dat eigenschappen van zowel vloeistoffen als kristallen heeft. Ze bestaan ​​uit lange, staafvormige moleculen die in een regelmatig patroon zijn uitgelijnd. Wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd op een vloeibaar kristal, heroriënteren de moleculen zichzelf, waardoor de optische eigenschappen van het materiaal veranderen.

De onderzoekers van Berkeley maakten van deze eigenschap gebruik om een ​​apparaat te creëren dat de oriëntatie van vloeibare kristallen in een kweek van embryonale stamcellen kon controleren. Door het elektrische veld zorgvuldig te manipuleren, konden ze de stamcellen sturen om te differentiëren in specifieke celtypen, zoals neuronen en hartcellen.

Deze nieuwe techniek is een veelbelovende stap voorwaarts op het gebied van regeneratieve geneeskunde. Het zou kunnen leiden tot nieuwe behandelingen voor een verscheidenheid aan ziekten en verwondingen, zoals dwarslaesies, hartziekten en diabetes.

Hoe het werkt

Het vloeibaar-kristalapparaat bestaat uit een dunne laag vloeibare kristallen, ingeklemd tussen twee glasplaten. De glasplaten zijn bedekt met een transparante elektrode, waardoor een elektrisch veld op de vloeibare kristallen kan worden aangelegd.

Wanneer een elektrisch veld wordt aangelegd, heroriënteren de vloeibare kristalmoleculen zichzelf, waardoor de optische eigenschappen van het materiaal veranderen. De onderzoekers gebruiken deze verandering in optische eigenschappen om een ​​patroon van lichte en donkere strepen op het oppervlak van het apparaat te creëren.

De stamcellen worden op het oppervlak van het apparaat geplaatst en blootgesteld aan het lichtpatroon. Het lichtpatroon zorgt ervoor dat de stamcellen differentiëren in specifieke celtypen. De onderzoekers kunnen het type cel waarin de stamcellen differentiëren controleren door het elektrische veld zorgvuldig te manipuleren.

Toepassingen

Het vloeibaar-kristalapparaat zou een verscheidenheid aan toepassingen in de regeneratieve geneeskunde kunnen hebben. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om:

* Behandel letsels aan het ruggenmerg door stamcellen te laten differentiëren tot neuronen.

* Herstel hartschade door stamcellen te laten differentiëren tot hartcellen.

*Behandel diabetes door stamcellen de opdracht te geven zich te differentiëren tot insulineproducerende cellen.

De onderzoekers werken momenteel aan het verbeteren van de efficiëntie van het apparaat en het geschikter maken voor klinisch gebruik. Zij geloven dat het apparaat in de toekomst een waardevol hulpmiddel kan zijn voor de regeneratieve geneeskunde.