Les «mini-cerveaux» pourraient-ils remplacer les modèles animaux dans le laboratoire?


Les «mini-cerveaux» pourraient-ils remplacer les modèles animaux dans le laboratoire?

Les modèles animaux pour les maladies sont une partie essentielle des essais de médicaments, du moins pour l'instant. Une nouvelle recherche sur une nouvelle façon de produire des cellules du cerveau pourrait conduire à une façon plus rentable et éthique de tester les médicaments du futur.

Les applications pour le mini-cerveau couvrent presque la totalité des recherches neuropharmacologiques.

Crédit d'image: Dr. Thomas Hartung, Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health

Les essais sur les animaux sont presque aussi anciens que la science médicale elle-même, mais leur histoire et leur utilité ne les empêche pas d'être un sujet controversé.

Toutes les routes possibles pour minimiser leur utilisation sont poursuivies sans cesse.

Des centaines de milliers d'animaux sont utilisés pour la recherche neurologique sur une base annuelle. Cependant, environ 95% des médicaments qui présentent des succès chez les animaux ne fonctionnent pas chez l'homme.

Une recherche révolutionnaire sur le fonctionnement du tissu cérébral en plein essor espère remplacer notre dépendance envers les créatures.

Les chercheurs de l'École de santé publique de Johns Hopkins Bloomberg, à Baltimore, MD, espèrent que leurs nouveaux mini-cerveaux pourraient éventuellement prendre en charge la recherche neurologique standard basée sur les animaux.

La naissance du mini-cerveau

Le Centre pour les alternatives aux essais sur les animaux (CAAT) à Johns Hopkins a été à l'avant-garde des méthodes de culture cellulaire pendant 35 ans. Le Dr Thomas Hartung et son équipe chez CAAT travaillent à développer des cerveaux miniatures constitués de neurones interconnectés véritables et fonctionnels.

À l'heure actuelle, les cultures cellulaires humaines sont constituées d'un seul type de cellule, et ces cellules ne sont en aucun cas interconnectées. Les cellules sont souvent générées à partir soit d'une tumeur réséquée ou de cellules souches embryonnaires, qui comportent toutes deux leurs propres problèmes éthiques.

Les mini cerveaux novateurs de Dr. Hartung sont coupés d'un tissu différent. Ils sont construits en utilisant des cellules de la peau de patients en bonne santé "reprogrammés" pour devenir des cellules souches. En tant que telles, ces cellules, connues sous le nom de cellules souches pluripotentes induites (iPSC), contournent le champ de mines éthique.

Les cellules sont génétiquement adaptées pour entrer dans un état de cellules souches embryonnaires et stimulées pour se développer dans les cellules du cerveau.

Taille, utilisation et fonctionnalité

On espère que ces boules de cellules seront utiles pour les recherches sur l'étiologie et le traitement de nombreuses maladies, y compris la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson et l'autisme. Les projets utilisant les mini-cerveaux pour étudier les infections virales, les traumatismes et les accidents vasculaires cérébraux sont déjà en cours.

Les mini cerveaux, d'une longueur de seulement 350 μm, se composent de 10 000 à 20 000 cellules cérébrales individuelles. Environ 100 de ces groupes de cellules identiques peuvent facilement être cultivés dans une seule boîte à pétrole. Contrairement aux cultures cellulaires standard, elles contiennent une gamme de cellules cérébrales fonctionnelles et connectées, y compris des astrocytes et des oligodendrocytes.

Les mini-cerveaux imitent le cerveau embryonnaire, et les chercheurs sont en mesure d'observer les gaines de myéline du nerf poussent et regardent à mesure qu'ils développent une signalisation électrique spontanée.

Le Dr Hartung demande à breveter les mini-cerveaux et a mis en place une société appelée ORGANOME sur le marché et les vendre aux laboratoires.

Dans tout type de recherche, le coût sera toujours une préoccupation; Medical-Diag.com A demandé au Dr Hartung comment ces cerveaux miniatures se compareront financièrement à l'utilisation de modèles de souris existants. Il a déclaré que «un prix pour les mini cerveaux n'a pas été fixé, mais sera dans l'ordre de rang d'un rat de laboratoire (20 à 30 dollars)».

Bien sûr, le coût du rat lui-même n'est qu'une petite partie du coût d'un test animal. Le Dr Hartung poursuit en expliquant que «une étude sur la neurotoxicité du développement, pour laquelle notre modèle est prédestiné, utilise 1 400 rats et coûte environ 1,4 million de dollars pour une seule substance». Faire de mauvais choix dans les essais de médicaments peut être incroyablement coûteux.

L'avenir du mini-cerveau

L'équipe espère que l'avenir du mini-cerveau sera brillant. Les utilisations potentielles sont légion et les développements utilisant de nouveaux types de cellules ouvriront encore plus les possibilités.

En utilisant des cellules de la peau de personnes atteintes de maladies génétiques, les chercheurs pourront expérimenter sur des lignées cellulaires avec des changements génétiques spécifiques. Le Dr Hartung croit que les cerveaux seront utiles dans la recherche sur les drogues illicites, les cigarettes électroniques, les agents chimiques menaçants et les modèles d'infection de la maladie.

Medical-Diag.com A demandé si l'équipe prévoyait d'augmenter la taille des cerveaux à l'avenir pour ajouter des niveaux supplémentaires de complexité. Le Dr Hartung a déclaré:

Le premier problème est l'apport d'oxygène et de nutriments au centre. Nous nous arrêtons à une taille où cela ne limite pas. Le développement continu du cerveau conduit également à la formation de nombreuses structures, (ce qui le rendent) difficile à contrôler.

Chaque mini-cerveau est alors un individu. Nos boules de cellules, après 10 semaines, sont homogènes et identiques, un grand avantage pour la comparaison des effets de la substance ".

L'avenir du mini-cerveau semble certainement brillant. Une sélection facilement réplicable de cellules neuronales identiques, expédiées à votre laboratoire pour le prix d'une souris. Peut-être cela pourrait-il épeler la fin des essais sur animaux dans la recherche neurologique.

Medical-Diag.com Des recherches récentes sur la façon dont les cerveaux miniatures issus des cellules de la peau pourraient donner un aperçu de l'autisme.

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