Sæsonbestemte billeder afslører videnskaben bag stamceller

Ved første øjekast, et par prisvindende billeder skabt af University of Southampton postgraduate researcher Catarina Moura synes at have et sæsonbetonet tema. Men kig nærmere, og du vil se, at komponentdelene af billederne (eller mikrograferne) af et juletræ og sæsonkrans faktisk består af stamceller, der er skabt ved hjælp af innovative laserbaserede billeddannelsesteknikker, der bruges som en del af et forskningsprogram for regenerativ medicin i Southampton.

De grønne cirkulære objekter på billederne er kollagenceller, og de røde 'prikker' er fedtceller, begge ekstraheret fra menneskelig knoglemarv, som Catarina har farveforbedret elektronisk for at få deres detaljer frem. Normalt, kollagencellerne, der vises grønne på Catarinas træ- og kransbilleder, ville være blåere i farven, men, hun siger, fedtcellerne ville helt sikkert fremstå røde med de anvendte lasere. "Jeg har valgt grønt til kollagenfibrene i mine billeder, fordi når du bruger mærkningsteknikken, bruger du typisk en plet, der fluorescerer som grønt, og fordi en videnskabsmand normalt ville forholde sig til den grønne farve, når han ser på mærkede kollagenfibre, Jeg besluttede mig for at bruge den samme farve og skabe noget mere festligt på samme tid, «siger Catarina.

Arbejder med skeletbiologer på Southampton General Hospital, Catarina undersøger nye optiske teknikker til at overvåge udviklingen af ​​cellerne, bruges i nye metoder til regenerativ medicin - i dette tilfælde at skabe og dyrke brusk fra menneskelige stamceller. Hendes ph.d. er fokuseret på at udvikle en ny etiketfri billeddannelsesmetode til vurdering af menneskelige stamceller og skeletregenerering ikke-destruktivt og ikke-invasivt.

"Jeg arbejder med professor Richard Oreffo og dr. Rahul Tare fra universitetets center for menneskelig udvikling, Stamceller og regenerering, der forsøger at skabe og dyrke brusk i laboratoriet ved hjælp af en patients egne (autologe) stamceller for derefter at blive implanteret tilbage i patienten, hvis de har en bruskdefekt, "forklarer hun." Min del af projektet er at udvikle og bruge teknikker til at gøre det lettere at overvåge udviklingen af ​​cellerne til brusk i realtid, hvilket er vigtigt for at vide, om og hvornår du kan bruge det til patienten. Hvis det lykkes, Du kan bruge den samme brusk til at oprette det nye væv, så det er meget vigtigt for os at få overvågningen korrekt. "

Traditionelle teknikker involverer mærkning eller injicering af cellerne med pletter eller fluoroforer - fluorescerende forbindelser, der 'lyser', når de udsættes for lys - for at detektere deres indviklede strukturer. Under vejledning af sin ph.d. -vejleder, Southamptons Sumeet Mahajan, Professor i Molecular Biophotonics &Imaging in Chemistry &Institute for Life Sciences (IfLS), Catarina bruger ultrahurtige lasere til at opnå den samme effekt, men på en mindre invasiv måde.

"Traditionelle teknikker til at opdage, om brusk udvikler sig, kan være forstyrrende og i mange tilfælde, Destruktiv, "Catarina forklarer." Vores proces har ikke været brugt før. Det, vi prøver at gøre, er at introducere til biologiteknikker, der normalt bruges inden for kemi eller fysik, ved hjælp af iboende kemiske eller strukturelle egenskaber for de menneskelige stamceller. I øjeblikket til validering mangler vi stadig at lave standardøvelserne sammen med vores nye teknikker for at kunne sammenligne de to sæt resultater og, selvfølgelig, ved hjælp af ultrahurtige lasere skal vi sikre, at alt er optimeret, før det kan gå til klinikken, især eksponeringstiden.

"Den enorme fordel ved vores laser-baserede billedfremgangsmåder uden pletter er, at du kan bruge stamcelleprøven uden at skulle afbryde udviklingsprocessen i realtid, du behøver ikke udføre nogen celleforstyrrelser, og der er ingen fotoblegning (fading), som er ret almindelig med fluorescerende materiale, "Catarina begejstret." Sæt bare det biotekniske brusk under mikroskopet, og du har billedet. "

Professor Richard Oreffo tilføjede:"Afgørende, i modsætning til de nuværende standardfarvningsbaserede metoder kan den pletfrie billeddannelsesmetode oversættes til klinikken, da stamcellerne ikke bliver skadet eller forstyrret på nogen måde. Derfor, teknologien kan bruges til objektivt at vurdere udvikling og screene stamceller for at være helt sikre, før de bruges til terapi. "

Professor Mahajan, konkluderede:"Dette arbejde er et perfekt eksempel på meget spændende tværfaglig tværfaglig forskning, der skubber grænser for at opnå stor effekt. Ph.d.-finansiering fra University's Institute for Life Sciences for Catarina satte gang i samarbejdet mellem Richard og Rahul på Institute for Developmental Sciences og os, som ellers kunne have været svært, der har ført til spændende resultater, nogle fantastiske billeder og indsigt, der har potentiale til at ændre menneskers liv ved hjælp af stamcelleterapi. "