Stammzellen aus Nabelschnüren in Skåne werden mit Nanoröhrchen verbessert. Durch die gegenseitige Befruchtung der Nanotechnologie mit der Stammzellbiologie entwickeln Forscher sanfte Methoden, um sicherzustellen, dass mehr Zellen eine bessere Leistung erbringen. Blutstammzellen werden verändert, ohne dass erkennbar ist, dass sie verändert wurden.
„Wenn Sie daran interessiert sind, in Schweden mit Blutstammzellen zu arbeiten, sind Sie hier genau richtig.“ Das sagt Martin Hjort, ein Forscher in chemischer Biologie, der sich auf die Reprogrammierung von Zellen konzentriert.
Martin Hjort steht mit einem Fuß im Reinraumlabor von NanoLund am Departement Physik, wo er Nanoröhrchen-Membranen so klein macht, dass Zellen daran haften bleiben wie Flusen an einem Klettband.
Den anderen Fuß behält er im Labor der Medizinischen Fakultät, wo er DNA und RNA in Zellen einschleust, um sie mit neuen und besseren Eigenschaften umzuprogrammieren.
„Da passe ich nicht so ganz rein“, sagt Martin Hjort.
Martin Hjort ist Bauingenieur und Physiker. Er hat auf Gebieten gearbeitet, die von der Halbleiterphysik bis zu „Ultrahochvakuum usw.“ reichen. zur fortgeschrittenen Biologie. Dies macht eine Zusammenarbeit mit Medizinern erforderlich.
„Ich kann Fragen stellen, ohne das Gesicht zu verlieren. Ich muss mit anderen an den Anwendungen meiner Forschung arbeiten“, sagt Martin Hjort und nennt seine Kollegen Jonas Larsson und Ludwig Schmiderer.
Nabelschnüre verlangen Geschwindigkeit
Warum er begann, sich auf Blutstammzellen zu konzentrieren, ist einfach zu beantworten.
„Ich mag Blut. Es ist leicht von Patienten zu bekommen. Viel einfacher als zum Beispiel eine Gehirnbiopsie. Blut ist auch interessanter, da es den ganzen Körper auf systemischer Ebene betrifft. Ich interessiere mich speziell für Blutstammzellen, weil.“ Sie sind ein schwieriger, aber sehr wichtiger Zelltyp. Es ist der einzige Stammzelltyp, der routinemäßig in der klinischen Praxis verwendet wird – für die Knochenmarktransplantation“, sagt Martin Hjort.
Wie gehst du vor, um sie zu bekommen? Die Blutstammzellen, die er in seiner Forschung verwendet, stammen aus frischen Nabelschnüren von Entbindungsstationen in der Umgebung von Skåne. Blutstammzellen sind empfindlich, daher ist es wichtig, schnell zu sein. Altes Blut liefert nicht viele Stammzellen. Die geografische Nähe zwischen der Universität und dem Krankenhaus in Lund spielt eine große Rolle.
„Technischer Fortschritt und Medizin müssen Hand in Hand gehen“, sagt Martin Hjort.
Er verbessert die Zellen, indem er verschiedene Moleküle durch kleine Nanoröhrchen einschleust, die einen Weg ins Innere der Zellen schaffen. Am Boden eines Glasröhrchens mit 5 mm Durchmesser befindet sich eine Membran aus winzigen Nanoröhrchen mit einer Dicke von 100 Nanometern – ein Tausendstel einer Haarsträhne. Diese stellt Martin Hjort im Nanolabor aus Kunststoff und Aluminiumoxid in einem fast lächerlich einfachen Prozess her.
„Es sind nur drei oder vier Schritte erforderlich. Man nimmt eine Wasserfiltermembran, fügt Aluminiumoxid hinzu, um die Oberflächen zu bedecken, sogar innerhalb der Poren, und entfernt dann die oberste Aluminiumschicht und dann einen Teil der Kunststoffschicht. Aluminiumoxid ist stabil und in der Halbleitertechnik weit verbreitet.“
An dieser mikroskopisch kleinen Klettfläche haften dann die Blutstammzellen.
„Die Nanoröhrchen wirken wie Fallen für die Zellen. Die Zelle wiederum erkennt das Einsetzen der Röhrchen nicht einmal. Die Zellmembran ist im Wesentlichen intakt, außer dort, wo die Nanoröhrchen eingeführt wurden. Diese Methode ist zweifellos die schonendste die Zellen und hält sie am glücklichsten. Die Zelle ist ein Lebewesen, das gestresst werden und sich verschlechtern kann. Ein bisschen wie Menschen „, sagt Martin Hjort.
Rasante technologische Entwicklung
Zellen zu bekommen, die so gut wie möglich funktionieren und nicht funktionell beeinträchtigt sind, ist der Schlüssel. Doch wie und warum die Methode so schonend wirkt, entzieht sich dem Fachgebiet von Martin Hjort.
„Anstatt über den genauen Mechanismus dahinter nachzudenken, habe ich mich entschieden, mich darauf zu konzentrieren, Dinge zu finden, die funktionieren“, sagt Martin Hjort.
Das Tempo der technologischen Entwicklung in der Elektronik ist extrem schnell und es kann schwierig sein, rein technologische Innovationen zu finden, die gerade wegen des harten Wettbewerbs Wachstum bringen. Zehn Jahre sind vergangen, seit Lund, Stanford und Berkeley gleichzeitig verschiedene Methoden entwickelt haben, um mithilfe von Nanoröhren Dinge in Zellen einzuschleusen.
„Wir brauchen auch die technologische Entwicklung, und Lund ist in dieser Hinsicht gut aufgestellt. Aber es gibt mehr Potenzial im interdisziplinären Ansatz, bei dem die technologischen und medizinischen Aspekte zusammen eins plus eins gleich drei machen. Aber ich darf es nicht.“ habe den gleichen strukturierten Forschungsansatz wie ein Mediziner. Ich gehe da vielleicht improvisatorischer und von Neugier getriebener vor“, sagt Martin Hjort.
Es gibt eine Fülle von Krankheiten, die mit der Nanoröhrchen-unterstützten Bearbeitung von Zellen korrigiert werden können. Laut Martin Hjort besteht derzeit großes Interesse an Sichelzellenanämie – ein Sammelbegriff für genetische Anomalien in der Form des Hämoglobins in unserem Blut.
„Natürlich, wenn wir davon sprechen, die Zelle aus dem Patienten zu entnehmen, den CRISPR (im Volksmund als Genschere bekannt) einzuführen und damit der Zelle zu sagen: Jetzt repariere die patienteneigenen Zellen – wenn es Zeit ist, sie zu entfernen Um die Zellen zurück in den Patienten zu bringen, muss man sicher sein, dass man wirklich nur genau dort geschnitten hat, wo man sollte, sonst riskiert man, etwas zu schaffen, das stattdessen bösartig werden könnte.Mit den Nanoröhrchen können wir das viel schonender als bisher tun in der Vergangenheit und behalten daher mehr Zellen, die eine bessere Leistung erbringen.“
Trotzdem glaubt er fest an die Methode. Gemeinsam mit Jonas Larsson und Ludwig Schmiderer haben er bereits einen Innovationspreis gewonnen für ihre Arbeit zur Verbesserung von Blutstammzellen durch Nanoröhrchen, ohne dass deren Veränderung erkennbar ist. Das Interesse an Materialwissenschaften hat sich auf biologische Aspekte ausgeweitet. Methoden sollten idealerweise von vornherein skalierbar sein.
„Es gibt noch viel zu tun. Die Menschen wollen nicht krank werden. Oder harten Behandlungen ausgesetzt sein“, sagt Martin Hjort.