Les ondes sonores à haute intensité forment une plate-forme pour la médecine régénératrice
Ce n'est pas tous les jours que vous vous trouvez forcément sur une réponse potentielle à l'un des obstacles les plus importants de la médecine régénérative - comment générer des échafaudages cellulaires pour l'ingénierie tissulaire. Mais c'est exactement ce que les chercheurs de l'Université de Washington ont découvert par inadvertance.
La nouvelle technique pourrait être utilisée pour décellulariser les tissus pour l'ingénierie tissulaire et la médecine régénératrice.
La médecine régénératrice est une zone de médecine qui permet de guérir les tissus et les organes endommagés, offrant des solutions et des espoirs pour les personnes qui ont des conditions qui ne sont pas réparées. Cependant, afin d'utiliser des cellules souches pour générer de nouveaux tissus ou d'organes, il faut un réseau de support pour fonctionner comme coque structurelle.
Les stratégies dans le domaine de l'ingénierie tissulaire et de la médecine régénératrice utilisent souvent des échafaudages 3D pour imiter la matrice extracellulaire naturelle. Cette matrice est utilisée comme modèle structurel qui supporte l'adhésion cellulaire, la migration, la différenciation et la prolifération, et fournit des conseils pour la formation de néo-tissus.
L'équipe de l'Université de Washington a rencontré la nouvelle technique pour fabriquer un échafaudage cellulaire naturel pour la médecine régénératrice tout en testant une méthode pour éliminer les tumeurs cancéreuses.
Les chercheurs étudiaient l'histotripsie à l'ébullition - une technique qui utilise des éclats de millisecondes d'ondes ultrasonaires de haute intensité pour briser le tissu - en tant que mode de liquéfaction des tumeurs cancéreuses avec des ondes ultrasonores.
Des lésions histotripsiques bouillantes ont été produites dans un foie bovin avec un système clinique de 1,2 MHz MR-HIFU (Sonalleve, Philips, Finlande), en utilisant 30 impulsions de 10 ms et des fréquences de répétition des impulsions de 1 à 10 Hz. Des puissances acoustiques de pointe correspondant à une amplitude avant estimée de choc de 65 MPa ont été utilisées.
La technique pourrait ouvrir des portes pour la médecine régénératrice
Les chercheurs expliquent que les ondes sonores de haute puissance inférieures à 20 Hz, la limite de fréquence inférieure de l'audition humaine, sont ressenties dans le corps mais pas entendues par l'oreille humaine comme son.
À la suite de la destruction des tumeurs par le son, le corps devrait les éradiquer du corps comme un gaspillage cellulaire. Cependant, lors de l'examen des tissus "décellularisés", l'ébullition a laissé un cadre fibreux intact.
Yak-Nam Wang, ingénieur principal au Laboratoire de physique appliquée de l'Université de Washington, déclare:
Dans certaines de nos expériences, nous avons découvert qu'une partie du tissu stromal et de la vascularisation était laissée derrière. Nous avons donc eu l'idée de l'utiliser pour décellulariser les tissus pour l'ingénierie des tissus et la médecine régénératrice ".
Le cadre qui reste après les tissus décellularis est identifié comme la matrice extracellulaire, un réseau fibreux qui offre un échafaudage pour les cellules en croissance.

Une coupe transversale d'une lésion histotriptique créée dans le tissu hépatique bovin. Le contenu cellulaire liquéfié est lavé, révélant la matrice extracellulaire restante.
Crédit d'image: T.Khoklova
Les tissus et les organes décellularis impliquent souvent l'utilisation de traitements chimiques et enzymatiques. Cette méthode prend plusieurs jours et peut causer des dommages aux tissus et aux fibres.
L'histotripsie, d'autre part, exerce une décélularisation rapide du tissu avec un dommage minimal à la matrice.
"Dans l'ingénierie tissulaire, l'un des sages-grails consiste à développer des structures biomimétiques afin de pouvoir remplacer les tissus par des tissus indigènes", explique Wang.
"Le décollage des cellules des tissus déjà développés pourrait constituer un bon candidat pour ces structures puisque la matrice extracellulaire agit déjà comme cadre cellulaire pour les systèmes tissulaires", ajoute-t-il.
En raison de la composition de la matrice en forme de squelette nu, seule une faible réponse immunitaire est induite par l'hôte. Théoriquement, la matrice pourrait être nourrie avec des cellules souches de la personne pour rétablir efficacement un organe.
"L'autre pensée est que peut-être que vous pourriez simplement implanter la matrice extracellulaire, puis le corps lui-même s'auto-ensemencer les tissus, si c'est juste un petit morceau de tissu que vous remplacez", Wang théorise. "Vous n'aurez pas Tout problème immunitaire, et parce que vous avez cet échafaudage biomimétique plus proche du tissu indigène, la guérison serait meilleure, et le corps le reconnaîtra comme un tissu normal ".
La technique, présentée lors de la 168ème réunion de la Société Acoustique d'Amérique, tenue du 27 au 31 octobre 2014, au Indianapolis Marriott Downtown Hotel, IN, pourrait ouvrir de nombreuses portes pour la médecine régénératrice.
Les recherches actuelles de Wang portent sur la décellularisation des tissus du rein et du foie chez les grands animaux. Le travail futur pour l'équipe consiste à augmenter la taille des tissus décellularisés et à évaluer leur efficacité régénératrice in vivo.
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