Les aimants pourraient être un outil pour diriger les pouvoirs de guérison des cellules souches pour traiter des maladies telles que les maladies cardiaques ou vasculaires.

En nourrissant des cellules souches de minuscules particules d'oxyde de fer, les scientifiques d'Emory et de Georgia Tech peuvent utiliser des aimants pour attirer les cellules à un endroit particulier du corps après une injection intraveineuse.

Les résultats sont publiés en ligne dans la revue Petit et paraîtra dans un prochain numéro.

L'article est le résultat d'une collaboration entre les laboratoires de W. Robert Taylor, MARYLAND, Doctorat, et Gang Bao, Doctorat. Taylor est professeur de médecine et de génie biomédical et directeur de la division de cardiologie à la faculté de médecine de l'Université Emory. Bao est professeur au département de génie biomédical Wallace H. Coulter de Georgia Tech et de l'Université Emory.

Les co-premiers auteurs de l'article sont les stagiaires postdoctorales Natalia Landazuri, Doctorat, et Sheng Tong, Doctorat. Landazuri est maintenant à l'Institut Karolinska en Suède.

Le type de cellules utilisées dans l'étude, Les cellules souches mésenchymateuses, ne sont pas des cellules souches embryonnaires. Les cellules souches mésenchymateuses peuvent être facilement obtenues à partir de tissus adultes tels que la moelle osseuse ou la graisse. Ils sont capables de devenir des os, cellules graisseuses et cartilagineuses, mais pas d'autres types de cellules comme les muscles ou le cerveau. Ils sécrètent une variété de facteurs nourrissants et anti-inflammatoires, ce qui pourrait en faire des outils précieux pour traiter des affections telles que les maladies cardiovasculaires ou les troubles auto-immuns.

Les nanoparticules d'oxyde de fer sont déjà approuvées par la FDA à des fins de diagnostic par IRM (imagerie par résonance magnétique). D'autres scientifiques ont essayé de charger des cellules souches avec des particules similaires, mais a constaté que le revêtement sur les particules était toxique ou modifiait les propriétés des cellules. Les nanoparticules utilisées dans cette étude ont un revêtement de polyéthylène glycol qui protège la cellule contre les dommages. Une autre caractéristique unique est que l'équipe Emory/Tech a utilisé un champ magnétique pour pousser les particules dans les cellules, plutôt que des agents chimiques utilisés précédemment.

"Nous avons pu charger les cellules avec beaucoup de ces nanoparticules et nous avons clairement montré que les cellules n'étaient pas endommagées, " dit Taylor. " Le revêtement est unique et donc il n'y a eu aucun changement dans la viabilité et peut-être encore plus important, nous n'avons vu aucun changement dans les caractéristiques des cellules souches, comme leur capacité à se différencier.

"C'était essentiellement une expérience de preuve de principe. En fin de compte, nous les ciblerions sur un membre particulier, un vaisseau sanguin anormal ou même le cœur."

Les particules sont enrobées du polymère non toxique polyéthylène glycol, et ont un noyau d'oxyde de fer d'environ 15 nanomètres de diamètre. En comparaison, une molécule d'ADN mesure 2 nanomètres de large et un seul virus de la grippe mesure au moins 100 nanomètres de large.

Les particules semblent se coincer dans les lysosomes des cellules, qui sont des parties de la cellule qui décomposent les déchets. Les particules restent en place pendant au moins une semaine et les fuites ne peuvent pas être détectées. Les scientifiques ont mesuré la teneur en fer des cellules une fois chargées et ont déterminé que chaque cellule absorbait environ 1,5 million de particules.

Une fois les cellules chargées de particules d'oxyde de fer, l'équipe Emory/Tech a testé la capacité des aimants à pousser les cellules à la fois en culture cellulaire et chez des animaux vivants.

Chez la souris, un aimant de terres rares en forme de barre pourrait attirer les cellules souches injectées vers la queue. L'aimant a été appliqué sur la partie de la queue proche du corps pendant l'injection des cellules. Normalement, la plupart des cellules souches mésenchymateuses se déposeraient dans les poumons ou le foie.

Pour savoir où les cellules sont allées à l'intérieur des souris, les scientifiques ont marqué les cellules avec un colorant fluorescent. Ils ont calculé que le barreau magnétique rendait les cellules souches 6 fois plus abondantes dans la queue. En outre, les particules d'oxyde de fer elles-mêmes pourraient potentiellement être utilisées pour suivre la progression des cellules dans le corps.

"Prochain, nous prévoyons de nous concentrer sur des applications thérapeutiques dans des modèles animaux où nous utiliserons des aimants pour diriger ces cellules vers le site précis nécessaire pour affecter la réparation et la régénération de nouveaux vaisseaux sanguins, " dit Taylor.