Les cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSCs) ont résulté des étapes suivantes :chaque type de nanoparticules d'or a été ajouté aux hMSCs, et les cellules traitées ont été cultivées pendant 3 semaines. Les cellules ont reçu soit une coloration à la phosphatase alcaline (ALP), soit une coloration au rouge alizarine (ARS) des dépôts de phosphate de calcium, qui sont tous deux des indicateurs de différenciation ostéogénique. Des expériences de contrôle avec des nanoparticules d'or non modifiées et des hMSC non traités ont également été réalisées à des fins de comparaison. Dans les images du haut, Les cellules ALP positives ont été colorées en violet tandis que des agglomérats de nanoparticules d'or ont été détectés sous forme de points bleus. Dans les images du bas, les taches rouges ressemblant à des toiles d'araignée représentent des dépôts de phosphate de calcium tandis que les points bleus violets indiquent des agglomérats de nanoparticules d'or. Toutes les barres d'échelle sont de 500 m. Crédit :MANA, NIMS
Unité Matériaux de Régénération Tissulaire au MANA, Le NIMS a développé avec succès des nanoparticules d'or qui ont des surfaces fonctionnelles et agissent sur la différenciation ostéogénique des cellules souches.
Unité des matériaux de régénération tissulaire (Guoping Chen, Directeur d'Unité) au Centre International de Nanoarchitectonique des Matériaux (MANA) (Masakazu Aono, Directeur général, MANA), Institut national des sciences des matériaux (NIMS (Sukekatsu Ushioda, President)) ont développé avec succès des nanoparticules d'or qui ont des surfaces fonctionnelles et agissent sur la différenciation ostéogénique des cellules souches. Ce résultat de recherche a été publié dans la version en ligne du journal Biomatériaux le 6 avril 2015.
En médecine régénérative, la technologie pour contrôler les fonctions des cellules souches telles que la différenciation et la prolifération est indispensable. Il a été rapporté que des particules d'or de taille nanométrique favorisent la différenciation des cellules souches mésenchymateuses humaines en ostéoblastes. Aussi, d'autres études ont suggéré que divers groupes fonctionnels tels que amino, les groupes carboxyle et hydroxyle favorisent ou inhibent la différenciation des cellules souches. Sur la base de ces rapports, nous avons supposé que les nanoparticules d'or avec une surface modifiée avec des groupes fonctionnels sont un candidat prometteur pour contrôler les fonctions des cellules souches. Cependant, les effets spécifiques de ces particules sur la différenciation des cellules souches mésenchymateuses humaines étaient inconnus.
Nous avons synthétisé des nanoparticules d'or dont la surface a été modifiée avec l'un des groupes fonctionnels suivants :un groupe amino chargé positivement (-NH2), un groupe carboxyle chargé négativement (-COOH) ou un groupe hydroxyle neutre (-OH), et identifié comment ils affectent la différenciation ostéogénique des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse humaine. Parmi ces trois types de nanoparticules, ceux avec les groupes carboxyle ont été absorbés par les cellules et ont présenté un fort effet inhibiteur de différenciation osseuse par rapport aux autres types de nanoparticules. Par ailleurs, nous avons étudié l'effet des nanoparticules d'or avec des groupes carboxyle sur le profil d'expression génique des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse humaine. Les résultats ont indiqué que les nanoparticules inhibaient plusieurs expressions géniques liées à la différenciation ostéogénique. Par conséquent, l'influence des nanoparticules d'or sur la promotion ou l'inhibition de la différenciation ostéogénique variait selon les types de groupes fonctionnels.
Dans le cadre de la médecine régénérative, il est essentiel de développer une technologie permettant de contrôler les fonctions des cellules souches ainsi que des cellules souches sûres et de haute qualité. Dans la présente étude, nous avons essayé de contrôler les fonctions des cellules souches par la manipulation de matériaux, et nos découvertes contribueront à la création de nouveaux nanomatériaux qui facilitent l'avancement de la manipulation des cellules souches. Nous avons l'intention de nous appuyer sur ces résultats dans nos efforts futurs de développement de la médecine régénérative.
