Un seul gène convertit les cellules cardiaques en stimulateur biologique


Un seul gène convertit les cellules cardiaques en stimulateur biologique

S'appuyant sur une quête d'une décennie pour trouver une manière biologique de corriger les battements de cœur erratiques et défectueux, une équipe aux États-Unis a réussi à convertir les cellules cardiaques ordinaires en cellules stimulatrices en insérant un seul gène.

Dans un article publié en ligne avant l'impression en Biotechnologie de la nature Le 16 décembre, les chercheurs de l'Institut de cardiologie Cedars-Sinai à Los Angeles, en Californie, décrivent comment ils ont utilisé un virus pour injecter un seul gène (Tbx18) dans les cellules musculaires cardiaques pour les reprogrammer pour devenir des répliques exactes de cellules de stimulateur cardiaque hautement spécialisées.

L'auteur principal Hee Cheol Cho, chercheur scientifique à l'Institut du Coeur, déclare dans un communiqué:

"Bien que nous et d'autres personnes aient créé des stimulateurs biologiques primitifs avant, cette étude est la première à montrer qu'un seul gène peut diriger la conversion des cellules musculaires cardiaques en cellules stimulantes authentiques".

"Les nouvelles cellules ont généré des impulsions électriques spontanément et ne se distinguent pas des cellules du stimulateur cardiaque natif", ajoute-t-il.

Cellules de pacemaker

Le cœur est un instrument finement réglé qui pompe le sang autour du corps dans un rythme ou un rythme réglementé. Les cellules du stimulateur cardiaque ou du noeud sino-auroral (SAN) sont des cellules spécialisées qui génèrent et transmettent des impulsions électriques fortement commandées aux cellules musculaires cardiaques pour qu'elles se contractent rythmiquement.

Le signal électrique qu'ils produisent est connu comme un rythme sinus et peut être enregistré avec un électrocardiogramme (ECG).

Le coeur contient 10 milliards de cellules, mais moins de 10 000 de ces cellules sont des stimulateurs cardiaques.

Un rythme sinusal correct et sain garantit que les deux chambres supérieures et deux chambres inférieures du cœur se contractent exactement au bon moment pour s'assurer que le sang est pompé en douceur, en envoyant du sang riche en oxygène au corps et en remontant le sang affamé à l'oxygène Dans les poumons.

Le rythme sinusal commence dans le noeud sino-auriculaire (SAN) de la chambre haute droite du cœur, où les cellules du stimulateur cardiaque sont regroupées.

Lorsque les cellules du stimulateur cardiaque ne fonctionnent pas correctement, le cœur pompe de façon irrégulière et souvent la seule option de survie consiste à mettre en place un stimulateur cardiaque électronique, mais cela ne peut être réaliste que pour les patients suffisamment en bonne santé pour subir une intervention chirurgicale.

De cellule cardiaque à une cellule de pacemaker utilisant un seul gène

Les chercheurs de Cedars-Sinai ont utilisé un virus conçu pour insérer un gène unique, le gène Tbx18, dans des cardiomyocytes (cellules musculaires cardiaques) pour les transformer en cellules stimulatrices.

Tbx18 joue un rôle important dans le développement de cellules stimulantes dans l'embryon.

Un reprogramme, les cellules de stimulateur cardiaque nouvellement créées, appelées «cellules SAN induites» ou cellules iSAN avaient toutes les caractéristiques des stimulateurs cardiaques natifs et maintenaient leurs caractéristiques de type SAN même après que les effets du gène Tbx18 avaient disparu.

L'équipe a testé les caractéristiques à la fois dans les cultures cellulaires ( in vitro ), Et chez des cobayes vivants ( In vivo ).

Pourquoi cette étude est différente

Des études antérieures ont réussi à créer des cellules stimulantes à partir de cellules musculaires cardiaques et ont produit des cellules stimulantes qui peuvent battre elles-mêmes. Mais les cellules modifiées étaient plus proches des cellules musculaires cardiaques que les cellules du pacemaker natif.

D'autres ont essayé d'utiliser des cellules souches embryonnaires pour créer des cellules stimulantes. Mais cette approche comporte le risque de générer des cellules cancéreuses: un risque persistant d'utiliser des cellules souches embryonnaires.

Cho et ses collègues semblent avoir évité ces obstacles avec une simplicité étonnante: En insérant un seul gène directement dans les cellules musculaires cardiaques, ils ont produit des cellules stimulantes qui ressemblent beaucoup aux indigènes et sont exemptes du risque de cancer .

10 ans de travail - pas encore terminé

L'étude est «l'aboutissement de 10 ans de travail dans notre laboratoire pour construire un stimulateur cardiaque biologique comme une alternative aux dispositifs de stimulation électronique», explique le co-auteur Eduardo Marbán, directeur de l'Institut de cardiologie Cedars-Sinai et Mark S. Siegel Family Professor.

Marbán est également un pionnier dans la recherche sur les cellules souches cardiaques et plus tôt en 2012, lui et son équipe ont publié les résultats d'un essai clinique où ils ont réparé les dégâts cardiaques en utilisant les cellules souches des patients pour repousser les muscles cardiaques sains.

Les chercheurs suggèrent si d'autres études confirment leur approche, puis Une thérapie pourrait être développée, grâce à laquelle Tbx18 est injecté dans le cœur d'un patient ou en créant des cellules stimulantes dans le laboratoire puis en les transplantant dans le cœur du patient .

Cependant, la thérapie basée sur cette méthode est encore très éloignée, car d'autres études visant à prouver l'innocuité et l'efficacité seraient nécessaires avant que les essais cliniques sur l'homme puissent être envisagés.

Récemment, l'American Heart Association a décerné à son prix prestigieux jeune chercheur, Louis N. et Arnold M. Katz Basic Research Prize, à Cho pour son travail sur la technologie du pacemaker biologique.

Des fonds provenant du Centre de cellules souches cardiaques des coréens Cedars-Sinai, de la Heart Rhythm Society, de la Heart and Stroke Foundation of Canada, de l'American Heart Association, de l'Institut national du coeur, des poumons et du sang et de la professeure familiale Mark S. Siegel, A aidé à financer l'étude.

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Section Des Questions Sur La Médecine: Cardiologie