Könnte Silly Putty helfen, neurologische Störungen zu behandeln?

Es scheint unwahrscheinlich, dass sich Silly Putty - ein Spielzeug für Kinder - in der Medizin als nützlich erweisen könnte. Aber neue Forschung von der Universität von Michigan schlägt vor, dass ein Schlüsselbestandteil, der in Silly Putty verwendet wird, embryonic Stammzellen in funktionierende Rückenmarkzellen effizienter umwandeln kann.

Das Forschungsteam, einschließlich Jianping Fu, Professor für Maschinenbau an der Universität von Michigan (U-M), sagt, dass ihre Ergebnisse zu neuen Behandlungen für neurologische Erkrankungen, wie Amyotrophe Lateralsklerose (Lou Gehrig-Krankheit), Huntington-Krankheit oder Alzheimer führen können.

Stammzellen haben das Potenzial, sich zu mehr als 200 verschiedenen Arten von Zellen im Körper zu entwickeln. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit untersuchen Forscher zunehmend den Einsatz von Stammzellen zur Behandlung zahlreicher Erkrankungen.

Medizinische Nachrichten heute berichteten kürzlich über die Schaffung eines "Mini-Herzens", bei dem die eigenen Stammzellen des Patienten verwendet werden, was zur Verbesserung der Behandlung von Menschen mit einem gestörten Blutfluss beitragen könnte. In einer neueren Studie schufen die Forscher das erste Stammzellmodell für eine bipolare Störung, das zu neuen Behandlungsmöglichkeiten führen könnte.

Aber wie in der medizinischen Forschung suchen Wissenschaftler immer nach Möglichkeiten, bestehende Techniken zu verbessern. Das U-M-Team wollte herausfinden, ob sie die Umwandlung von Stammzellen in andere Zelltypen verbessern können - ein Prozess, der als "Differenzierung" bekannt ist.

"Plüschähnliche" Oberflächen fördern das Wachstum von Stammzellen

Das Team untersuchte, ob eine Substanz namens Polydimethylsiloxan - ein Silikon, das Silly Putty seine ungewöhnliche Dehnbarkeit verleiht - die Effizienz der embryonalen Stammzelldifferenzierung steigern könnte.

Mit dieser Komponente entwickelten die Forscher "ultrafeine Teppiche". Sie beschreiben diese als einstellbare Oberflächen, auf denen Stammzellen wachsen können. Sie waren in der Lage, die Höhe und Steifigkeit der Wachstumsflächen anzupassen. Sie sagen, dass kürzere Pfosten in der Beschaffenheit steifer sind, ähnlich einem Industrieteppich, während höhere Pfosten weicher sind, wie ein Plüschteppich.

Als die Forscher embryonale Stammzellen auf plüschartigen Oberflächen aufwuchsen, stellten sie fest, dass die Zellen viel schneller und häufiger zu Nervenzellen wurden als Stammzellen, die auf industrienähnlichen Oberflächen wuchsen.

Das Team fand auch heraus, dass Kolonien von Rückenmarkszellen - Neuronen, die für Muskelbewegungen verantwortlich sind -, die auf plüschartigen Oberflächen wuchsen, 10-mal größer und viermal reiner waren als solche, die auf industriell-ähnlichen Oberflächen oder traditionellen Platten gezüchtet wurden.

Prof. Fu sagt zu den Ergebnissen:

"Das ist äußerst aufregend. Um vielversprechende klinische Anwendungen humaner embryonaler Stammzellen zu realisieren, brauchen wir ein besseres Kultursystem, das zuverlässig mehr Zielzellen produziert, die gut funktionieren. Unser Ansatz ist ein großer Schritt in diese Richtung, indem wir synthetische mikrotechnische Oberflächen verwenden Kontrolle mechanischer Umweltsignale. "

Potenzial für die Entwicklung von Zellersatztherapien

Zusätzlich zu diesen Befunden entdeckten die Forscher, dass die Rückenmarkszellen, die auf plüschartigen Oberflächen gewachsen waren, elektrische Verhaltensweisen zeigten, die denen von Neuronen im menschlichen Körper ähnelten.

Darüber hinaus identifizierte das Team einen Signalweg namens Hippo / YAP, der diese elektrischen Verhaltensweisen reguliert. Hippo / YAP spielt auch eine Rolle bei der Kontrolle der Organgröße und der Verhinderung des Tumorwachstums.

"Unsere Arbeit legt nahe, dass physikalische Signale in der Zellumgebung für die neurale Musterung wichtig sind, ein Prozess, bei dem sich Nervenzellen aufgrund ihrer physischen Position im Körper auf ihre spezifischen Funktionen spezialisieren", sagt Prof. Fu.

Die Forscher sagen ihre Studie, kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht NaturmaterialienEnglisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...0/index.html Die erste Methode, die physikalische Signale direkt mit der Differenzierung humaner embryonaler Stammzellen verknüpft, anstatt chemischer Signale.

In Zusammenarbeit mit Ärzten der UM Medical School nutzen Prof. Fu und seine Kollegen nun diese neuartige Stammzellwachstumsmethode, um neue Behandlungen für Patienten mit Lou Gehrig-Krankheit zu entwickeln - eine Erkrankung, die Motoneuronen im Gehirn und im Rückenmark abtötet Lähmung.

"Professor Fu und Kollegen haben eine innovative Methode entwickelt, um aus Stammzellen hochergiebige und hochreine Motoneuronen zu generieren", sagt Prof. Eva Feldman von der U-M Medical School. "Für ALS (Lou Gehrig's disease) liefern Entdeckungen wie diese Werkzeuge zur Modellierung von Krankheiten im Labor und zur Entwicklung von Zellersatztherapien."

Medizinische Nachrichten heute berichteten kürzlich über eine Studie, die beschreibt, wie Stammzellen kultiviert werden können, ohne menschliche oder tierische Zellen zu verwenden.

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