Les organes d'ingénierie sont-ils finalement devenus réalité en médecine?


Les organes d'ingénierie sont-ils finalement devenus réalité en médecine?

L'intestin est difficile à réparer, en raison de la complexité des processus qu'il effectue normalement.

Le concept derrière l'ingénierie des tissus est simple: cultiver les cellules souches du patient dans le laboratoire, les ajouter à un matériau d'échafaudage et vous disposez d'un organe cultivé en laboratoire. Mais peu de patients ont bénéficié de cette technologie jusqu'à présent. Le changement pourrait-il être à l'horizon?

Les études scientifiques sont fréquemment saluées en apportant de nouveaux traitements innovants aux patients. Mais la réalité absolue est qu'une longue route doit être parcourue pour transformer une découverte en laboratoire en une option clinique viable.

Pour les patients souffrant de problèmes gastro-intestinaux sévères, de nouvelles solutions sont très nécessaires; Les traitements médicaux actuels sont gênés par des problèmes.

Et des complications comme celles-ci affectent de nombreuses personnes. Par exemple, les bébés atteints de syndrome du côlon court ont un intestin grêle trop court, ce qui rend incapable d'absorber les nutriments correctement. Cette condition affecte environ 25 sur 100 000 nouveau-nés par an aux États-Unis et peut les laisser avec des complications à vie.

Le syndrome du côlon court peut également se produire lorsqu'une partie de l'intestin doit être éliminée en raison du cancer ou d'autres maladies.

En outre, lorsque le sphincter anal devient endommagé pendant l'accouchement - en raison de la chirurgie du cancer ou de la vieillesse - les patients peuvent subir une incontinence fécale. Environ 26 pour cent des femmes souffraient d'une incontinence fécale après la naissance vaginale.

Pour remédier à ces problèmes, une équipe de recherche de l'Institut Wake Forest pour la médecine régénératrice à Winston Salem, en Californie, a développé de nouvelles thérapies pour les blessures au sphincter anal et au syndrome du côlon court.

Mais quelle est la probabilité que ces nouvelles thérapies atteignent les patients, dont beaucoup ont désespérément besoin de meilleures options de traitement?

Intestin artificiel

Khalil N. Bitar, Ph.D., professeur de médecine régénératrice, explique l'approche de l'équipe en disant: «Notre objectif est d'utiliser les cellules du patient pour concevoir des tissus de remplacement dans le laboratoire pour des conditions dévastatrices qui affectent le tube digestif».

L'intestin grêle est un tissu compliqué. Il se compose de cellules musculaires qui sont essentielles pour la contraction et la propulsion vers l'avant de la nourriture, alors qu'elle se déplace dans l'intestin. Ces cellules doivent être alignées de manière précise pour permettre une contraction. Les nerfs sont essentiels pour stimuler les cellules musculaires à contracter.

De même, dans le sphincter, les muscles et les cellules nerveuses doivent travailler en étroite collaboration pour une fonction normale. Cette coopération entre différentes cellules est l'un des plus grands défis de l'ingénierie tissulaire. Bien que les cellules se développent naturellement et travaillent ensemble dans le corps, différentes cellules sont principalement développées isolément dans le laboratoire.

L'équipe du Dr Bitar a passé des années à développer une méthode précise qui leur permet de cultiver des cellules musculaires alignées précisément dans une direction et de se connecter aux cellules nerveuses lorsqu'elles sont ajoutées à la culture cellulaire quelques jours plus tard.

Dans un article récent publié dans Ingénierie tissulaire Partie C: Méthodes , Les chercheurs ont transféré des feuilles des deux types de cellules vers de petits tubes creux, ce qui constituerait la structure de l'intestin grêle.

Les tubes ont ensuite été implantés dans la partie inférieure de l'abdomen des rats pendant 4 semaines, pour permettre aux vaisseaux sanguins d'infiltrer la structure. Après cette phase d'acclimatation, les tubes ont été attachés à l'intestin grêle des rats, où ils sont restés en place pendant 6 semaines.

Fait important, les chercheurs ont constaté qu'après cette période, les cellules du revêtement de l'intestin ou des cellules épithéliales - qui sont essentielles à l'absorption des nutriments par les aliments - ont commencé à migrer dans le tube.

Ils ont également trouvé de la nourriture dans les tubes, indiquant que la digestion était en cours et que cette nourriture était activement déplacée dans les tubes.

«Un problème majeur dans la construction de tissus intestinaux de remplacement dans le laboratoire est que c'est la combinaison du muscle lisse et des cellules nerveuses dans les tissus intestinaux qui déplacent le matériel alimentaire digéré à travers le tractus gastro-intestinal», explique le Dr Bitar.

Nos résultats suggèrent que l'intestin humain artificiel pourrait fournir un traitement viable pour allonger l'intestin chez les patients atteints de troubles gastro-intestinaux ou des patients qui perdent des parties de leurs intestins en raison du cancer ".

Khalil N. Bitar, Ph.D.

L'équipe prévoit maintenant de tester les tubes dans un modèle animal plus gros.

Leur dernière étude, publiée en Médecine translationnelle des cellules souches Cette semaine, démontre la faisabilité d'utiliser un sphincter anal ingénieur dans un grand modèle animal pour restaurer la continence fécale, dont ils travaillent depuis plus de 10 ans.

En s'appuyant sur leurs travaux antérieurs dans un modèle de rat, ils ont utilisé une approche similaire consistant à combiner les muscles et les cellules nerveuses pour produire une structure anneau, qu'ils ont ensuite transplantés dans des lapins avec de l'incontinence fécale.

Leurs résultats ont montré qu'après 3 mois, les sphincters artificiels étaient fonctionnels, avec le muscle et les nerfs présents. La continence fécale a été restaurée chez les lapins recevant la transplantation.

Des études de suivi plus longues se déroulent actuellement. Mais le Dr Bitar et son équipe ne sont évidemment pas les seuls chercheurs travaillant sur des solutions d'ingénierie tissulaire dans ce domaine de recherche.

Cellules et échafaudages

Tracy Grikscheit, MDD, professeur agrégé d'enquêteur sur la chirurgie et la recherche au Saban Research Institute de l'hôpital pour enfants Los Angeles en Californie, utilise un mélange de cellules prélevées dans l'intestin et les ajoute à une structure d'échafaudage tubulaire. Son approche diffère de celle du Dr Bitar en ce qu'elle comprend les cellules épithéliales.

Le Dr Grikscheit a démontré que cette approche entraîne une bonne couverture cellulaire épithéliale dans le tube, ainsi que des améliorations de la fonction intestinale chez les modèles de rat et de souris.

Dans l'étude de la souris, les cellules musculaires et nerveuses se sont développées dans le greffon, bien qu'elles n'étaient pas alignées de la même manière que les tissus indigènes, car le Dr Bitar essaie de se répliquer avec son approche.

James Dunn, M.D., professeur de chirurgie et de bioingénierie à la Stanford School of Medicine en Californie, et son équipe ont développé une nouvelle méthode d'expansion rapide des cellules souches intestinales. L'objectif à long terme est de produire des cellules qui peuvent être utilisées pour traiter différents problèmes intestinaux.

Levilester Salcedo, MD et Massarat Zutshi, MD, du Département de Chirurgie Colorectale à la Cleveland Clinic en Ohio, et ses collègues ont utilisé des injections de cellules souches de moelle osseuse pour montrer des améliorations dans la fonction du sphincter anale après avoir éliminé 25% du sphincter dans un modèle de rat.

Des progrès sont clairement faits dans l'ingénierie tissulaire du tractus gastro-intestinal. Mais à quel moment les patients verront-ils l'avantage?

Que réserve l'avenir?

M. Dunn a déclaré Medical-Diag.com Que, pour lui, le plus grand obstacle à l'obtention de l'intestin tissulaire des tissus chez les patients est «d'intégrer tous les types cellulaires ensemble de manière coordonnée, suivie d'une mise à l'échelle de l'intestin artificiel vers une dimension cliniquement utile».

En fait, la plupart des zones d'ingénierie tissulaire souffrent du problème de la mise à l'échelle. Même si les thérapies peuvent très bien fonctionner à l'échelle des petits rongeurs, faire des constructions beaucoup plus grandes - comme les étirements de l'intestin grêle pour les humains - est beaucoup plus difficile.

A déclaré le docteur Bitar Medical-Diag.com Que leur plan pour le greffe de l'intestin grêle est de tester si leurs résultats sont vrais dans les grandes études sur les animaux, ce qui est très coûteux. "Le plus grand obstacle est le financement de ces projets. Avec un financement approprié, il est raisonnable d'estimer [quelques] Des années pour [pouvoir] tester chez les humains ", at-il expliqué.

Le financement de la recherche scientifique a récemment fait la manchette aux États-Unis. Avec une réduction globale proposée au budget des Instituts nationaux de santé (NIH) de 31,8 milliards de dollars à 26 milliards de dollars en 2018, le financement dans de nombreux domaines de la science est incertain.

Ce qui est clair, cependant, c'est que les patients ont besoin de scientifiques pionniers pour continuer à rechercher de nouveaux traitements. Et le financement de la recherche sera absolument essentiel pour transformer ces idées en réalité.

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