Des nanorobots transforment les cellules souches en cellules osseuses
Nouvelle méthode de production ciblée de cellules spécifiques
Pour la première fois, des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM) ont réussi à utiliser des nanorobots pour stimuler des cellules souches avec une telle précision qu'elles se transforment de manière fiable en cellules osseuses. Pour ce faire, les robots exercent une pression externe sur des points spécifiques de la paroi cellulaire. Cette nouvelle méthode permet d'envisager des traitements plus rapides à l'avenir.
Les nanorobots du professeur Berna Özkale Edelmann sont constitués de minuscules tiges d'or et de chaînes en plastique. Plusieurs millions d'entre eux sont contenus dans un coussin de gel d'à peine 60 micromètres, avec quelques cellules souches humaines. Alimentés et contrôlés par une lumière laser, les robots, qui ressemblent à de minuscules boules, stimulent mécaniquement les cellules en exerçant une pression. "Nous chauffons le gel localement et utilisons notre système pour déterminer avec précision les forces avec lesquelles les nanorobots exercent une pression sur la cellule, la stimulant ainsi", explique le professeur de nano- et microrobotique à la TUM. Cette stimulation mécanique déclenche des processus biochimiques dans la cellule. Les canaux ioniques modifient leurs propriétés et les protéines sont activées, dont une particulièrement importante pour la formation des os.
Cellules cardiaques et cartilagineuses : trouver le bon modèle de stress
Si la stimulation est effectuée au bon rythme et avec la bonne force (faible), une cellule souche peut être déclenchée de manière fiable pour se transformer en cellule osseuse dans les trois jours. Ce processus peut être achevé en trois semaines. "Le modèle de stress correspondant peut également être trouvé pour les cellules cartilagineuses et cardiaques", affirme Berna Özkale Edelman. "C'est un peu comme au gymnase : nous entraînons les cellules pour un domaine d'application particulier. Il ne nous reste plus qu'à trouver quel type de contrainte convient à chaque type de cellule", explique la directrice du laboratoire de bio-ingénierie microbiotique de la TUM.
Les forces mécaniques ouvrent la voie à la transformation en cellules osseuses
L'équipe de recherche produit des cellules osseuses à partir de cellules souches mésenchymateuses. Ces cellules sont considérées comme les "cellules réparatrices" de l'organisme. Elles mesurent environ 10 à 20 micromètres et sont généralement capables de se transformer en cellules osseuses, cartilagineuses ou musculaires, par exemple. Le défi : la transformation en cellules différenciées est complexe et difficile à contrôler jusqu'à présent. "Nous avons mis au point une technologie qui permet d'appliquer des forces à la cellule de manière très précise dans un environnement tridimensionnel", explique Özkale Edelmann, scientifique à la TUM. "Il s'agit d'une avancée sans précédent dans ce domaine. Les chercheurs pensent que cette méthode peut même être utilisée pour produire du cartilage et des cellules cardiaques à partir de cellules souches humaines.
L'automatisation est la prochaine étape
Pour les traitements, les médecins auront finalement besoin de beaucoup plus de cellules différenciées - environ un million. "C'est pourquoi la prochaine étape consistera à automatiser notre processus de production afin de pouvoir produire plus de cellules plus rapidement", explique le professeur Özkale Edelmann.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Chen Wang, Nergishan İyisan, Philipp Harder, Valentin H. K. Fell, Viktorija Kozina, Hendrik Dietz, Olivia M. Merkel, Berna Özkale; "Photothermally Powered 3D Microgels Mechanically Regulate Mesenchymal Stem Cells Under Anisotropic Force"; Advanced Materials, 2025-9-24
Nergishan İyisan, Fernando Rangel, Leonard Funke, Bingqiang Pan, Berna Özkale; "Hydrostatic Pressure Induces Osteogenic Differentiation of Single Stem Cells in 3D Viscoelastic Microgels"; Small Science, 2025-9-21
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