Forskere åbner vejen for at bruge cellers egne nanopartikler som sygdomsbiomarkører

Forskere ved University of Sydney har etableret en metode til at identificere individuelle nanopartikler frigivet af menneskelige celler, åbner vejen for, at de kan blive diagnostiske værktøjer til tidlig opdagelse af kræftsygdomme, demens og nyresygdom.

Partiklerne, kendt som ekstracellulære vesikler, eller elbiler, frigives rutinemæssigt af celler og spiller en central rolle i cellekommunikation, deling af vital information såsom DNA, RNA og proteiner.

"Dette er virkelig på forkant med vores viden om cellulær udvikling, " sagde lektor Wojciech Chrzanowski, medforfatter til et nyt papir om elbiler udgivet i Royal Society of Chemistry's Nanoskala horisonter .

"EV'er kunne ikke kun bruges til at identificere cellulære patologier, men fordi de bærer væsentlig information om celleudvikling, vi kunne konstruere dem med henblik på vævsreparation."

Lektor Chrzanowski fra University of Sydney Nano Institute og Det Farmaceutiske Fakultet sagde, at evnen til at identificere individuelle elbiler vil give biomarkører for forskellige sygdomme som kræft, kardiovaskulær, nyre- og leversygdomme samt demens og dissemineret sklerose.

Han sagde, at det også vil give forskere mulighed for at konstruere elbiler til brug i vævsregenerering og hjælpe med at starte et nyt kapitel i stamcelleterapier og regenerativ medicin.

"Den menneskelige krop dirigerer naturligt elbiler fra stamceller til beskadiget væv for at hjælpe med at reparere det. Ved at udnytte denne viden, vi kunne skabe en ny generation af celleterapier, " sagde lektor Chrzanowski, som er branchens temaleder for sundhed og medicin hos Sydney Nano.

Det er derfor vigtigt at forstå elbilernes særlige natur for at udvikle deres anvendelse til diagnostik og terapi. For eksempel, tidlige kræftceller frigiver EV'er, der indikerer tilstedeværelsen af ​​ondartet væv i kroppen.

Studiet af ekstracellulære vesikler er et relativt nyt område. Det er først i det seneste årti, at det har været kendt, at celler kommunikerer og overfører molekylær og genetisk information ved hjælp af elbiler.

Det fulde potentiale til at udnytte denne viden til biomedicinsk brug er blevet hæmmet på grund af vanskeligheder med at fastslå den heterogene natur af EV-populationer. Indtil nu, de er kun blevet analyseret som store populationer med utilstrækkelig følsomhed.

Hovedforfatter af avisen, doktorgradskandidat Sally Yunsun Kim, sagde:"For at frigøre elbilernes sande potentiale, det, der er brug for, er en ny tilgang til utvetydigt at definere forskelle i nanoskala på et enkelt EV-niveau - og det er, hvad vi har gjort."

Dette skyldes, at det er den individuelle natur af elbilerne som frigivet af celler - påvirket af cellulær morfologi, genetik og miljø - der giver dem deres handlekraft til reparation af menneskeligt væv.

Fru Kim, Lektor Chrzanowski og deres team har udviklet en måde at identificere individuelle EV nanostrukturer, gennem undersøgelse af humane placentale stamceller leveret af medforfatter Dr. Bill Kalionis fra Royal Women's Hospital i Melbourne.

I den Nanoskala horisonter holdet beskriver en ny metode til at identificere nanoskalasammensætningen af ​​elbiler ved hjælp af "resonansforstærket atomkraftmikroskop infrarød spektroskopi" (AFM-IR).

Dette involverer isolering af enkeltstående elbiler, termisk omrøring af dem og derefter aflæse det særlige signal eller 'fingeraftryk' fra denne termiske aktivitet ved hjælp af en 20 nanometer bred detektor.

Fru Kim, sagde:"Vi kan gøre dette ved at bruge små mængder menneskeligt materiale, såsom blod- eller urinprøver. Når celler skaber elbiler, spredes de i hele kroppen."

Lektor Chrzanowski sagde, at denne evne til at bestemme den særlige karakter af elbiler også vil give videnskabsfolk mulighed for at fortsætte grundlæggende forskning i, hvordan og hvorfor elbiler er skabt af celler.

"Dette er et nyt og spændende felt for biomedicinsk forskning. Og Australien spiller en førende rolle på dette område, " sagde lektor Chrzanowski, som er medarrangør af en international konference om ekstracellulære vesikler, der finder sted i Sydney i november.

"De bedste mennesker i verden vil være her og dele deres viden inden for et felt med et sådant løfte om biomedicinske behandlinger, " han sagde.