Kwas alginowy i komórki macierzyste w medycynie regeneracyjnej
Kasia Kuleszewicz | 2007-11-29
Naukowcy opracowali sposób na kontrolowane uwalnianie komórek macierzystych do miejsc wymagających regeneracji. Wykorzystanymi składnikami systemu były kwas alginowy, składnik ściany komórkowej brunatnic i liaza kwasu alginowego. System ten ma potencjalne zastosowanie w medycynie regeneracyjnej.
Brunatnice (Phaeophyceae) to roślinopodobne organizmy, zaliczane do glonów. Jednym ze składników ich ścian jest kwas alginowy. Kwas ten jest polisacharydem zbudowanym głównie z kwasu mannurowego. Dotychczas znalazł on zastosowanie w wielu preparatach farmaceutycznych, jest także używany w przemyśle spożywczym.
Kwas alginowy znany jest ze swojej zdolności do tworzenia formy żelopodobnej w reakcji z cząsteczkami wapnia (Ca2+). Zdolność tą postanowili wykorzystać naukowcy z Nowego Jorku.
Naukowcy z Rensselaer Polytechnic Institute w Nowym Jorku przetransformowali polimerowy kwas alginowy znajdujący się w brunatnicy, który został następnie wykorzystany w systemie wpływającym na wzrost i uwalnianie komórek macierzystych. System ten ma wiele potencjalnych zastosowań. Odkrycie naukowców zostało opisane w szczegółach na stronie Rensselaer Polytechnic Institute.
Naukowcy opracowali szkielet którego głównym zadaniem jest utrzymywanie puli komórek macierzystych. Głównym składnikiem rusztowania jest kwas alginowy, który pozwala kontrolować wzrost komórek macierzystych na tej strukturze i kierować jak, kiedy i gdzie będą uwalniane do organizmu. Naukowcy wykorzystali zdolność kwasu do reagowania z wapnem. W wyniku tej reakcji powstała stabilna i trójwymiarowa struktura szkieletu.
Struktura ta może mieć szerokie zastosowanie w medycynie regeneracyjnej. Rusztowanie może być używane przy uwalnianiu komórek macierzystych bezpośrednio do zranionej tkanki, uwalnianiu komórek macierzystych bezpośrednio do miejsca złamania kości czy do uwalniania komórek macierzystych w mózgu, w miejscu gdzie komórki zostały zniszczone przez proces chorobowy taki jak choroba Alzheimera.
Naukowcy przeprowadzili serie badań i eksperymentów. Podczas jednego z nich, komórki macierzyste mające przekształcić się w komórki nerwowe zostały otoczone siatką kwasu alginowego. Kiedy rusztowanie to zaimplantowano do organizmu, naukowcy użyli enzymu liazy kwasu alginowego, która spowodowała uwalnianie komórek macierzystych. Komórki macierzyste zostały stopniowo, w kontrolowany sposób uwolnione ze struktury i rozpoczęły swoją funkcję w organizmie.
Enzym używany w eksperymencie - liaza kwasu alginowego jest produkowany naturalnie przez niektóre zwierzęta morskie a także niektóre szczepy bakteryjne. Nie jest jednak produkowana w organizmie ludzkim. Dzięki temu, jest ona dostarczana egzogennie i pomaga kontrolować uwalnianie komórek macierzystych z rusztowań.
Jednym z etapów eksperymentu była także kontrola uwalniania samej liazy. Aby kontrolować degradację kwasu alginowego w rusztowaniu, naukowcy skondensowali różne ilości liazy w małych skupiskach - mikrosferach. Mikrosfery zawierające liazę były wtedy łączone w większe rusztowania zbudowane z kwasu alginowego razem z komórkami macierzystymi. Gdy mikrosfery degradowały, liaza kwasu alginowego była uwalniana i powoli trawiła powierzchnie rusztowań uwalniając zdrowe komórki macierzyste w kontrolowany sposób.
Naukowcy przewidują , że mikrosfery będą mogły być wypełnione nie tylko liazą kwasu alginowego. Naukowcy planują, że do mikrosfer mogą dodawane być także cząsteczki leków czy białek, razem z liazą, tak że uwalnianie liazy do rusztowań mogłoby także wpływać na przeznaczenie komórek macierzystych. W taki zatem sposób komórki macierzyste mogą być kierowane tak aby zostać przekształcone w konkretny typ dojrzałej komórki. Technika taka ma istotne zastosowanie w użyciu komórek macierzystych w medycynie regeneracyjnej.
Źródło:
ScienceDaily: Seaweed Transformed Into Stem Cell Technology, Nov. 11, 2007
Komentarze
ZX | 2007-12-01 00:00:00
Trafniej z jonami wapnia (sieciowanie jonowe)
valparen | 2007-12-06 00:00:00
>Naukowcy wykorzystali zdolność kwasu do reagowania z wapnem
tu chyba jest drobny błąd
bialy | 2010-01-19 16:44:50
Referacik będzie GIT mózgowcy :)