La recherche sur la fibrose kystique bénéficie des «mini-poumons» cultivés dans un laboratoire


La recherche sur la fibrose kystique bénéficie des «mini-poumons» cultivés dans un laboratoire

À l'heure actuelle, pour examiner les composés qui pourraient s'avérer prometteurs dans la lutte contre la maladie, les chercheurs doivent s'appuyer sur des modèles animaux comme les souris de laboratoire spécialement élevées. Cependant, de nombreux médicaments candidats qui passent de tels tests sont plus tard rejetés, et certains qui ne passent pas peuvent être efficaces chez les humains. Cela entraîne des retards, des coûts accrus et des opportunités perdues pour le développement de nouveaux traitements urgents.

Les scientifiques ont recréé des conditions similaires à ce qui se produit lorsque l'embryon humain développe différents types de tissu pulmonaire.

Crédit d'image: Nick Hannan, University of Cambridge

Les cellules souches sont des cellules qui ont le potentiel de devenir une cellule dans le corps. Les scientifiques ont développé diverses façons de favoriser cette transformation et aussi d'approvisionner les cellules souches. Les progrès dans ce domaine sont prometteurs comme une avenue pour créer des modèles réalistes de tissus humains dérivés de cellules humaines - soi-disant "organoïdes" ou "mini-organes".

Par exemple, nous avons récemment signalé une étude qui a montré comment un nouveau système de culture 3D organoïde promet de transformer la recherche et les traitements contre le cancer du pancréas.

Et dans un autre rapport antérieur, nous avons décrit comment les scientifiques ont créé des organoïdes entièrement fonctionnels des intestins humains.

Maintenant, une équipe de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni a réussi à créer des «mini-poumons» comme moyen de rechercher et de tester de nouveaux médicaments pour lutter contre la fibrose kystique débilitante de la maladie pulmonaire.

Mini-poumons formés de tissu distal des voies aériennes

Maintenant, écrit dans le journal Cellules souches et développement , Une équipe de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni décrit comment elle a réussi à créer des «mini-poumons» comme moyen de rechercher et de tester de nouveaux médicaments pour lutter contre la fibrose kystique affaiblissante de la maladie pulmonaire.

En utilisant des cellules souches dérivées de peaux de patients atteints de fibrose kystique, les scientifiques ont généré des modèles organoïdes de la partie distale du tissu pulmonaire, la partie qui forme les voies aériennes où les gaz échangent avec l'environnement. Le chef de l'étude, le Dr Nick Hannan, explique:

"En un sens, ce que nous avons créé sont des«mini-poumons ». Bien qu'ils ne représentent que la partie distale du tissu pulmonaire, ils proviennent de cellules humaines et peuvent donc être plus fiables que l'utilisation de modèles animaux traditionnels, comme les souris. Nous pouvons les utiliser pour en savoir plus sur les principaux aspects des maladies graves - dans notre cas, fibrose kystique."

La fibrose kystique est une condition où les poumons produisent trop de mucus épais causant des problèmes respiratoires et augmentent le risque d'infection respiratoire. La maladie est monogénique, c'est-à-dire qu'elle est causée par un seul défaut génétique, même si la mutation peut être différente chez différents patients.

Les progrès récents dans les traitements contribuent à prolonger la vie des personnes atteintes de fibrose kystique, qui ont tendance à avoir une durée de vie moyenne plus courte.

Les organoïdes répliquent le tissu pulmonaire de la forme la plus fréquente de fibrose kystique

Pour leur étude, le Dr Hannan et ses collègues, du Wellcome Trust-Medical Research Council Cambridge Stem Cell Institute, ont généré des cellules souches des cellules de la peau des patients présentant la forme la plus commune de fibrose kystique qui provient d'une faute dans le gène CFTR connu Comme la mutation delta-F508. La mutation est la cause de la fibrose kystique chez environ les trois quarts des patients britanniques.

L'équipe a reprogrammé les cellules de la peau pour revenir à un état connu sous le nom de «pluripotent induit» - en les transformant en cellules souches qui sont prêts à se développer dans n'importe quel type de cellule dans le corps.

En utilisant les cellules d'état pluripotent induites (iPSC), l'équipe a ensuite reconstitué des conditions similaires à ce qui se passe lorsque l'embryon humain développe différents types de tissu pulmonaire - un processus appelé "gastrulation".

Au cours de la gastrulation, l'embryon développe l'endoderme et ensuite l'intestin avant, à partir duquel les poumons émergent et se forment en différents types de tissus, y compris ceux les plus éloignés du point d'origine - le tissu pulmonaire "distal" des voies aériennes où les gaz sont échangés entre les Le corps et l'environnement.

Le tissu distal est souvent la partie des poumons qui cause des problèmes dans des maladies comme la fibrose kystique, certaines formes de cancer du poumon et l'emphysème.

Les mini-poumons ont bien fonctionné dans les tests montrant un dysfonctionnement du canal de chlorure

Chez les personnes atteintes de la mutation delta-F508, la protéine CFTR dans leur tissu respiratoire ne se plie pas correctement, de sorte qu'elle ne soit pas correctement exprimée sur les surfaces cellulaires. Cela perturbe la fonction du canal de chlorure.

Les canaux de chlorure sont des protéines de surface formant des pores qui permettent aux ions chlorure de se déplacer dans et hors des cellules du tissu des voies aériennes. Si elles fonctionnent mal, les cellules ne peuvent pas déplacer de l'eau vers le revêtement des poumons, ce qui amène le mucus à devenir trop collant. Il en résulte des difficultés respiratoires et un risque accru d'infection bactérienne - ce qui, à plus long terme, entraîne une cicatrisation ou une "fibrose".

Pour tester à quel point leurs mini-poumons ont répliqué les conditions de la fibrose kystique chez les patients atteints de la mutation delta-F508, l'équipe a utilisé un colorant fluorescent sensible au chlorure. Avec l'aide du colorant, ils ont pu démontrer que, par rapport aux cellules saines, ceux des mini-poumons avaient un mouvement de chlorure restreint.

L'équipe a ensuite utilisé le système de colorant et les mini-poumons pour montrer que l'ajout d'une petite molécule a aidé les cellules malades à déplacer le chlorure plus facilement - ainsi que des cellules saines. Le Dr Hannan conclut:

Nous sommes confiants que ce processus pourrait être élargi pour nous permettre de dépister des dizaines de milliers de composés et de développer des mini-poumons avec d'autres maladies comme le cancer du poumon et la fibrose pulmonaire idiopathique. Ceci est beaucoup plus pratique, devrait fournir des données plus fiables et est également plus éthique que d'utiliser un grand nombre de souris pour ces recherches ".

La majeure partie du financement de l'étude provient du Conseil européen de la recherche, du Centre de recherche biomédicale Cambridge Institute de recherche en santé et de l'Evelyn Trust.

Pendant ce temps, Medical-Diag.com A récemment appris comment une autre équipe de l'Université du Texas à Austin a développé une nouvelle façon de tester la cause la plus fréquente d'une infection mortelle chez les patients atteints de fibrose kystique, une bactérie appelée Pseudomonas aeruginosa .

La nouvelle méthode réplique l'environnement exact dans lequel la bactérie se propage dans le mucus dans les poumons d'une personne atteinte de fibrose kystique, ce qui permet d'identifier les gènes qui semblent être nécessaires pour que sa survie soit identifiée.

Traitement fibrose kystique (Médical Et Professionnel Video 2021).

Section Des Questions Sur La Médecine: Maladie