Отделение материалов для регенерации тканей (Гопин Чен, директор отдела) в Международном центре наноархитектоники материалов (MANA) (Масакадзу Аоно, генеральный директор, MANA), Национальный институт материаловедения (NIMS (Сукэкацу Ушиода, президент)) успешно разработали золотые наночастицы, которые имеют функциональные поверхности и действуют на остеогенную дифференцировку стволовых клеток. Этот результат исследования был опубликован в онлайн-версии журнала Biomaterials 6 апреля 2015 года (Jasmine Jia’En Li, Naoki Kawazoe и Guoping Chen, название: «Золотые наночастицы с разным зарядом и составом вызывают дифференциальный клеточный ответ на остеогенез мезенхимальных стволовых клеток», 2015 6 июня; 54: 226-36, DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2015.03.001)
В регенеративной медицине незаменимы технологии контроля функций стволовых клеток, таких как дифференциация и пролиферация. Сообщалось, что наноразмерные частицы золота способствуют дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток человека в остеобласты. Кроме того, другие исследования показали, что различные функциональные группы, такие как амино, карбоксильные и гидроксильные группы, способствуют или ингибируют дифференцировку стволовых клеток. Основываясь на этих отчетах, мы предположили, что наночастицы золота с поверхностью, модифицированной функциональными группами, являются многообещающим кандидатом для контроля функций стволовых клеток.
Однако специфические эффекты таких частиц на дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток человека были неизвестны.Мы синтезировали наночастицы золота с поверхностью, модифицированной одной из следующих функциональных групп: положительно заряженной аминогруппой (-NH2), отрицательно заряженной карбоксильной группой (-COOH) или нейтральной гидроксильной группой (-OH), и определили, как они влияют на остеогенную дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток, полученных из костного мозга человека.
Среди этих трех типов наночастиц частицы с карбоксильными группами поглощались клетками и проявляли сильный эффект ингибирования дифференцировки костей по сравнению с другими типами наночастиц. Кроме того, мы исследовали влияние наночастиц золота с карбоксильными группами на профиль экспрессии генов мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга человека. Результаты показали, что наночастицы подавляли экспрессию нескольких генов, связанных с остеогенной дифференцировкой.
Следовательно, влияние наночастиц золота на стимулирование или ингибирование остеогенной дифференцировки варьировалось в зависимости от типов функциональных групп.С точки зрения регенеративной медицины крайне важно разработать технологию, позволяющую контролировать функции стволовых клеток, а также безопасные и высококачественные стволовые клетки.
В настоящем исследовании мы попытались контролировать функции стволовых клеток с помощью манипуляций с материалами, и наши результаты будут способствовать созданию новых наноматериалов, которые облегчат продвижение манипуляций со стволовыми клетками. Мы намерены использовать эти результаты в наших будущих усилиях по развитию регенеративной медицины.