In de navelstreng van een pasgeborene bevinden zich potentieel levensreddende stamcellen die kunnen worden gebruikt om ziekten zoals lymfoom en leukemie te bestrijden. Dat is de reden waarom veel nieuwe ouders ervoor kiezen om het stamcelrijke navelstrengbloed van hun kind op te slaan ("bank"). Maar in de 6-15% van de zwangerschappen die door zwangerschapsdiabetes worden getroffen, missen ouders deze optie omdat de aandoening de stamcellen beschadigt en ze onbruikbaar maakt.

Nu, in een studie die binnenkort verschijnt in Communications Biology , hebben bio-ingenieurs van de Universiteit van Notre Dame aangetoond dat een nieuwe strategie de beschadigde stamcellen kan herstellen en hen in staat stelt weer nieuwe weefsels te laten groeien.

De kern van deze nieuwe aanpak zijn speciaal ontworpen nanodeeltjes. Met een diameter van slechts 150 nanometer - ongeveer een kwart van de grootte van een rode bloedcel - kan elk bolvormig nanodeeltje medicijnen opslaan en het alleen aan de stamcellen zelf afleveren door zich rechtstreeks op het oppervlak van de stamcellen te hechten. Door hun speciale formulering of "afstemming" geven de deeltjes het medicijn langzaam af, waardoor het zeer effectief is, zelfs bij zeer lage doses.

Donny Hanjaya-Putra, een assistent-professor lucht- en ruimtevaart en werktuigbouwkunde in de bio-ingenieurswetenschappen aan de Notre Dame die het laboratorium leidt waar het onderzoek werd uitgevoerd, beschreef het proces met behulp van een analogie. "Elke stamcel is als een soldaat. Hij is slim en effectief; hij weet waar hij heen moet en wat hij moet doen. Maar de 'soldaten' waarmee we werken zijn gewond en zwak. geven ze wat ze nodig hebben om weer effectief te werken."

De belangrijkste test voor de nieuwe "rugzak"-uitgeruste stamcellen was of ze al dan niet nieuwe weefsels konden vormen. Hanjaya-Putra en zijn team testten beschadigde cellen zonder "rugzakken" en merkten op dat ze langzaam bewogen en onvolmaakte weefsels vormden. Maar toen Hanjaya-Putra en zijn team "rugzakken" aanbrachten, begonnen eerder beschadigde stamcellen nieuwe bloedvaten te vormen, zowel wanneer ze in synthetische polymeren werden ingebracht als wanneer ze werden geïmplanteerd onder de huid van laboratoriummuizen, twee omgevingen bedoeld om de omstandigheden van het menselijk lichaam te simuleren .

Hoewel het jaren kan duren voordat deze nieuwe techniek de werkelijke zorginstellingen bereikt, legde Hanjaya-Putra uit dat het de duidelijkste weg is van alle tot nu toe ontwikkelde methoden. "Methoden waarbij het geneesmiddel rechtstreeks in de bloedbaan wordt geïnjecteerd, brengen veel ongewenste risico's en bijwerkingen met zich mee", zei Hanjaya-Putra. Bovendien moeten nieuwe methoden zoals genbewerking een lange weg afleggen naar goedkeuring door de Food and Drug Administration (FDA). Maar de techniek van Hanjaya-Putra gebruikte alleen methoden en materialen die al door de FDA waren goedgekeurd voor klinische omgevingen.

Hanjaya-Putra schreef het succes van de studie toe aan een zeer interdisciplinaire groep onderzoekers. "Dit was een samenwerking tussen chemische technologie, werktuigbouwkunde, biologie en geneeskunde - en ik vind altijd dat de beste wetenschap plaatsvindt op het kruispunt van verschillende velden."

De hoofdauteur van de studie was de voormalige postdoctorale student Loan Bui van Notre Dame, nu een faculteitslid aan de Universiteit van Dayton in Ohio; stamcelbioloog Laura S. Haneline en voormalig postdoctoraal onderzoeker Shanique Edwards van de Indiana University School of Medicine; Notre Dame Bioengineering promovendi Eva Hall en Laura Alderfer; Notre Dame-studenten Pietro Sainaghi, Kellen Round en 2021-afscheidsvrouw Madeline Owen; Prakash Nallathamby, onderzoeksassistent-professor, ruimtevaart en werktuigbouwkunde; en Siyuan Zhang van het Southwestern Medical Center van de Universiteit van Texas.

De onderzoekers hopen dat hun aanpak zal worden gebruikt om cellen te herstellen die zijn beschadigd door andere soorten zwangerschapscomplicaties, zoals pre-eclampsie. "In plaats van de stamcellen weg te gooien," zei Hanjaya-Putra, "hopen we dat clinici ze in de toekomst kunnen verjongen en gebruiken om het lichaam te regenereren. Een baby die te vroeg is geboren als gevolg van pre-eclampsie moet bijvoorbeeld mogelijk in de NICU met een onvolmaakt gevormde long. We hopen dat onze technologie de ontwikkelingsresultaten van dit kind kan verbeteren." + Verder verkennen

Een goed gevecht leveren:de natuurlijke afweer van het lichaam regenereren door lymfatische netwerken te herstellen