Les progrès de l'organoïde: comment faire grossir un estomac dans le laboratoire


Les progrès de l'organoïde: comment faire grossir un estomac dans le laboratoire

Les scientifiques du Centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati en Ohio ont conçu une façon dont les cellules de la région du corpus / fondus de l'estomac peuvent être cultivées en laboratoire. Ces organes miniatures pourraient aider la recherche sur les maladies gastro-intestinales courantes et améliorer la recherche sur les médicaments.

Une image au microscope montre les tissus d'estomac humains humains conçus dans la région du corpus / fondus.

Crédit d'image: Cincinnati Children's

Les maladies liées à l'estomac sont fréquentes, affectant des millions de personnes. On estime que 25 pour cent des individus aux États-Unis sont affectés par des troubles gastro-intestinaux.

Globalement, le cancer gastrique est la troisième cause principale de décès liés au cancer.

Pour essayer de nouveaux médicaments et obtenir une meilleure compréhension des mécanismes de la maladie gastrique, il est essentiel d'avoir un modèle fiable de l'estomac humain en activité.

Bien qu'il existe un certain nombre de modèles animaux pour les troubles gastro-intestinaux humains, ils peuvent prendre beaucoup de temps et être compliqués à utiliser.

L'enquêteur principal Jim Wells, Ph.D., directeur de l'installation de cellules souches pluripotentes chez Cincinnati Children's, a fait sa mission de développer des modèles fiables et cohérents des organes impliqués dans la digestion - spécifiquement, les intestins, l'estomac, le pancréas et l'œsophage.

Son équipe a conçu des moyens d'utiliser des cellules souches pluripotentes pour cultiver des organes. Les cellules souches pluripotentes sont indifférenciées, c'est-à-dire qu'elles ont la capacité de se développer dans n'importe quel type de cellule dans le corps.

Il y a deux ans, Wells et son équipe ont appris à utiliser des cellules souches pluripotentes pour générer une partie de l'estomac responsable de la production d'hormones. Cette région s'appelle l'antre.

Cultiver une nouvelle section d'estomac

Cette semaine, un rapport publié dans le journal La nature Décrit comment l'équipe a récemment conçu une méthode pour cultiver la région du corpus / fondus de l'estomac. C'est la partie supérieure de l'estomac, près du sphincter cardiaque où l'organe est attaché à l'œsophage.

Maintenant que nous pouvons développer des mini-organes gastriques antrales et corpus / fondants, il est possible d'étudier comment ces tissus gastriques humains interagissent physiologiquement, répondent différemment aux infections, aux blessures et réagissent aux traitements pharmacologiques ".

Jim Wells, Ph.D.

Cette découverte est la dernière d'une longue série d'études du laboratoire de Wells pour utiliser des cellules souches pluripotentes. Ils se spécialisent dans les organoïdes croissants, qui sont des versions simplifiées d'organes humains qui présentent une anatomie réaliste, bien que sur une échelle beaucoup plus petite.

Par exemple, ils ont réussi à concevoir l'intestin humain avec un système nerveux entérique, qui a pu absorber les nutriments et effectuer le péristaltisme (les contractions qui déplacent les aliments le long de l'intestin).

Leur nouvelle procédure guide les cellules souches pluripotentes à travers des étapes de développement naturelles, en les transformant en organoïdes fondus humains en seulement 6 semaines.

Les défis de la croissance d'un nouveau type d'organe

L'un des premiers problèmes rencontrés par Wells et son équipe était l'information minimale disponible sur l'embryologie de l'estomac - personne ne sait exactement comment elle se développe. Hows Wells explique: "Nous ne pouvions pas concevoir des tissus d'estomac humains dans une boîte de Petri jusqu'à ce que nous identifions d'abord comment l'estomac se forme normalement dans l'embryon".

Initialement, l'équipe a dû approfondir la génétique impliquée dans le développement d'embryons de souris.

Ce premier travail a montré que la voie génétique du WNT / β-caténine était particulièrement importante dans le développement de la région du corpus / fondus. En utilisant cette découverte, ils ont manipulé la voie WNT / β-caténine dans des cellules souches pluripotentes en laboratoire, déclenchant ainsi la formation d'organoïdes fondus humains.

En plus de la voie WNT / β-catenine, l'équipe a également dû reproduire d'autres signaux moléculaires pour générer des types de cellules spécifiques qui se produisent naturellement dans la région du corpus / fundus. Ces types de cellules spécifiques comprennent les cellules principales, qui sont responsables de la production de la pepsine (une enzyme qui décompose les protéines) et des cellules pariétales, qui produisent de l'acide chlorhydrique et un facteur intrinsèque (important pour l'absorption de B-12).

L'équipe utilisera maintenant son nouveau modèle pour commencer à enquêter sur les maladies humaines en les transplantant en modèles de souris. Par exemple, ils prévoient d'observer comment les organoïdes du fond réagissent Helicobacter pylori Les bactéries - la cause des ulcères d'estomac et la gastrite chronique, et un facteur de risque important pour le développement du cancer de l'estomac.

En outre, maintenant que l'équipe a accès à la fois au modèle de l'estomac et de l'intestin, ils espèrent étudier comment les nutriments sont absorbés, comment le corps contrôle la digestion et une gamme de troubles intestinaux.

À mesure que la technologie avance et que les organoïdes résultants deviennent de plus en plus naturalistes, la recherche sur les conditions gastro-intestinales deviendra plus facile, plus rapide et plus productive.

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