Hvad sker der med magnetiske nanopartikler i celler?

Selvom magnetiske nanopartikler bliver brugt mere og mere i cellebilleddannelse og vævsbioteknologi, hvad der sker med dem inden for stamceller på lang sigt forblev udokumenteret. Forskere fra CNRS, Sorbonne Université, og universiteterne Paris Diderot og Paris 13, har vist væsentlig nedbrydning af disse nanopartikler, efterfulgt i visse tilfælde af cellerne "genmagnetisering". Dette fænomen er tegnet på biosyntese af nye magnetiske nanopartikler fra jern frigivet i det intracellulære medium ved nedbrydningen af ​​de første nanopartikler. Udgivet i PNAS den 11. februar, 2019, dette arbejde kan forklare tilstedeværelsen af ​​"naturlig" magnetisme i menneskelige celler, og hjælpe med at forestille sig nye værktøjer til nanomedicin, takket være denne magnetisme produceret af cellerne selv.

Magnetiske nanopartikler er kernen i nutidens nanomedicin:de tjener som billeddiagnosemidler, termiske midler mod kræft, lægemiddelmålrettede midler, og vævstekniske midler. Spørgsmålet om deres skæbne i celler, efter at de har fuldført deres terapeutiske mission, var ikke godt forstået.

For at følge disse nanopartiklers rejse i celler, forskere ved Laboratoire Matière et Systèmes Complexes (CNRS/Université Paris Diderot) og Laboratoire de Recherche Vasculaire Translationnelle (INSERM/Université Paris Diderot/Université Paris 13), i samarbejde med forskere fra Sorbonne Université1 har udviklet en original tilgang til nanomagnetisme i levende systemer:først inkorporerede de magnetiske nanopartikler in vitro i menneskelige stamceller. De lod dem derefter differentiere og udvikle sig i en måned, at observere dem på lang sigt i det intracellulære miljø og at overvåge deres transformationer.

Ved at følge det "magnetiske fingeraftryk" af disse nanopartikler i cellerne, forskerne har vist, at de først blev ødelagt (cellemagnetiseringen falder) og frigivet jern til det intracellulære miljø. Næste, dette "frie" jern blev opbevaret i ikke-magnetisk form i ferritin, proteinet, der er ansvarlig for at lagre jern, eller tjente som en base for biosyntesen af ​​nye magnetiske nanopartikler i cellen.

Dette fænomen er kendt for at forekomme hos nogle bakterier, men en biosyntese som denne var aldrig blevet vist i pattedyrsceller. Dette kunne forklare tilstedeværelsen af ​​magnetiske krystaller hos mennesker, observeret i cellerne i forskellige organer, især hjernen. Hvad er mere, denne jernopbevaring i magnetisk form kunne også være en måde for cellen at "afgifte" på lang sigt for at modvirke overskydende jern. Fra et nanomedicinsk synspunkt, denne biosyntese åbner en ny vej til muligheden for rent biologisk magnetisk mærkning i celler.