Bessere Biosensorik für Stammzellen

Technologie könnte helfen, die Behandlung von Alzheimer und Parkinson zu steuern

13.11.2019

Letao Yang, KiBum Lee, Jin-Ho Lee and Sy-Tsong (Dean) Chueng

Diese einzigartige Biosensor-Plattform besteht aus einer Reihe von ultradünnen Graphenschichten und Goldnanostrukturen. Die Plattform, kombiniert mit Hightech-Imaging (Raman-Spektroskopie), detektiert genetisches Material (RNA) und charakterisiert verschiedene Arten von Stammzellen mit einer höheren Zuverlässigkeit, Selektivität und Empfindlichkeit als die heutigen Biosensoren.

Ein von Rutgers geführtes Team hat eine bessere Biosensortechnologie entwickelt, die zu sicheren Stammzelltherapien zur Behandlung von Alzheimer- und Parkinson-Krankheiten und anderen neurologischen Erkrankungen führen kann.

Die Technologie, die eine einzigartige graphen- und goldbasierte Plattform und Hightech-Bildgebung bietet, überwacht das Schicksal von Stammzellen durch den Nachweis von genetischem Material (RNA), das an der Umwandlung solcher Zellen in Gehirnzellen (Neuronen) beteiligt ist.

Stammzellen können zu vielen verschiedenen Zelltypen werden. Die Stammzelltherapie verspricht daher eine regenerative Behandlung von neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Schlaganfall und Rückenmarkverletzungen, bei denen erkrankte Zellen ersetzt oder repariert werden müssen. Aber die Charakterisierung von Stammzellen und die Kontrolle ihres Schicksals müssen gelöst werden, bevor sie in der Behandlung eingesetzt werden können. Die Bildung von Tumoren und die unkontrollierte Umwandlung von Stammzellen bleiben wichtige Barrieren.

"Eine entscheidende Herausforderung ist die Sicherstellung einer hohen Sensitivität und Genauigkeit beim Nachweis von Biomarkern - Indikatoren wie modifizierte Gene oder Proteine - in der komplexen Mikroumgebung von Stammzellen", sagte Senior-Autor KiBum Lee, Professor am Department of Chemistry and Chemical Biology an der School of Arts and Sciences an der Rutgers University-New Brunswick. "Unsere Technologie, deren Entwicklung vier Jahre gedauert hat, hat ein großes Potenzial für die Analyse einer Vielzahl von Wechselwirkungen in Stammzellen gezeigt."

Die einzigartige Biosensorik-Plattform des Teams besteht aus einer Reihe von ultradünnen Graphenschichten und Goldnanostrukturen. Die Plattform, kombiniert mit Hightech-Imaging (Raman-Spektroskopie), detektiert Gene und charakterisiert verschiedene Arten von Stammzellen mit einer höheren Zuverlässigkeit, Selektivität und Empfindlichkeit als die heutigen Biosensoren.

Das Team ist überzeugt, dass die Technologie eine Reihe von Anwendungen unterstützen kann. Durch die Entwicklung einfacher, schneller und genauer Messplattformen zielt Lee's Gruppe darauf ab, die Behandlung neurologischer Erkrankungen durch Stammzelltherapie zu erleichtern.

Stammzellen können eine erneuerbare Quelle von Ersatzzellen und -geweben werden, um Krankheiten wie Makuladegeneration, Rückenmarkverletzung, Schlaganfall, Verbrennungen, Herzerkrankungen, Diabetes, Osteoarthritis und rheumatoide Arthritis zu behandeln, so die National Institutes of Health.

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Rutgers, The State University of New Jersey

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