Les scientifiques du NPL ont travaillé avec Diamond Light Source pour publier une étude qui montre comment les changements chimiques des cellules humaines, en fonction de la structure de leur niche extracellulaire, sont des déterminants majeurs des réponses cellulaires et des voies de développement. L'article est publié dans ACS Applied Materials &Interfaces. .

Le corps humain se renouvelle en spécialisant des cellules « vierges », appelées cellules souches, en cellules primaires organisées en tissus en fonction de leur environnement. L'environnement est créé par des matrices ou des échafaudages extracellulaires sur lesquels les cellules construisent des tissus et des organes.

Les réponses cellulaires à ces matrices fournissent des mesures de performances essentielles au développement de diagnostics et de thérapies cellulaires. Certaines des mesures importantes sont obtenues à l'aide de la microscopie et d'essais biologiques, qui ne parviennent cependant pas à capturer la chimie des cellules et la manière dont elle évolue aux différentes interfaces cellule-matrice.

Cette lacune continue d'entraver les progrès dans les soins de santé et l'innovation technologique, car la chimie est le reflet direct des processus cellulaires responsables de la croissance et de la réparation des tissus.

Les scientifiques du NPL ont entrepris de combler cette lacune en enregistrant des cartes infrarouges de cellules primaires et souches humaines cultivées sur des matrices natives et synthétiques.

La spectroscopie infrarouge peut accéder à pratiquement toutes les informations chimiques disponibles dans la cellule, mais ne peut pas distinguer la cellule de sa matrice ni reconnaître les différentes parties de la même cellule. Par conséquent, une approche corrélative impliquant l’utilisation de l’imagerie physique, fournie par la microscopie optique et à force atomique, pour guider les spectres chimiques était nécessaire.

Pour y parvenir, NPL a collaboré avec des scientifiques de la ligne de lumière de Diamond Light Source, des biologistes des collèges de Sheffield et de Londres et une expertise en matière de données de Cambridge. Ensemble, ils ont développé une approche d'imagerie spectrale qui leur a permis non seulement d'obtenir des cartes chimiques de cellules individuelles, mais également de comparer leurs signatures chimiques en réponse à des matrices présentant des propriétés physiques distinctes.

Leur étude démontre également l'efficacité des mesures corrélatives pour expliquer le comportement cellulaire aux interfaces cellule-matrice en 2D, ainsi que la nécessité de développer des méthodologies analogues et plus avancées pour mesurer les interfaces cellule-matrice en 3D, ouvrant la voie à un impact sur les soins de santé. et des solutions pour la régénération des tissus humains.

Max Ryadnov, membre du NPL, a déclaré :« L'étude était une collaboration passionnante qui nous a fourni des informations importantes sur la façon dont la composition chimique des cellules humaines est en corrélation avec les changements physiques des échafaudages moléculaires qui soutiennent leur croissance et leur développement. a éclairé les prochaines étapes de nos développements en se concentrant sur les mesures corrélatives des systèmes biologiques vivants. "

Plus d'informations : Emiliana De Santis et al, Cartographie hyperspectrale des cellules primaires et souches humaines aux interfaces cellule-matrice, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2024). DOI :10.1021/acsami.3c17113

Informations sur le journal : Matériaux et interfaces appliqués ACS

Fourni par le Laboratoire national de physique