Premiers pas pour régénérer les membres entiers


Premiers pas pour régénérer les membres entiers

Les premières étapes vers le développement de membres de remplacement «bioartificaux» qui conviennent à la transplantation auraient été prises par une équipe à l'Hôpital général du Massachusetts à Boston, qui écrivent à propos de leur travail avec un modèle animal dans le journal Biomatériaux .

Les chercheurs ont éliminé le tissu des membres antérieurs des rats, mais ont conservé la vascularisation primaire et la matrice nerveuse.

Crédit d'image: Laboratoire Dr. Bernhard Jank / Ott

Plus de 1,5 million d'Américains ont perdu un membre. Les membres prothétiques ont beaucoup avancé dans la fonction et l'apparence, mais les auteurs du nouvel article reconnaissent que les dispositifs ont encore de nombreuses limitations.

Certains patients au cours des 20 dernières années ont reçu des transplantations à la main des donneurs, mais cette procédure est rattachée à des risques à long terme liés au traitement immunosuppresseur.

Ce problème pourrait être résolu en utilisant les cellules progénitrices du patient pour régénérer le tissu pour un nouveau membre - plutôt que compter sur un donneur - mais une matrice ou un échafaudage approprié n'a pas encore été conçu pour que les scientifiques puissent cultiver le nouveau tissu.

«La nature composite de nos membres rend la construction d'un remplacement biologique fonctionnel particulièrement difficile», explique l'auteur principal, le Dr Harald Ott, du Département de chirurgie du Massachusetts General Hospital et le Centre de médecine régénératrice.

Dr. Ott poursuit:

Les membres contiennent des muscles, des os, du cartilage, des vaisseaux sanguins, des tendons, des ligaments et des nerfs - chacun d'eux doit être reconstruit et nécessite une structure de support spécifique appelée matrice. Nous avons montré que nous pouvons maintenir la matrice de tous ces tissus dans leurs relations naturelles les uns avec les autres, que nous pouvons cultiver toute la construction sur de longues périodes de temps et que nous pouvons repeupler le système vasculaire et la musculature ".

Dans les modèles animaux, le Dr Ott et ses collègues ont déjà réussi à régénérer les reins, les foies, les cœurs et les poumons, en utilisant une solution détergente pour éliminer les cellules vivantes de l'organe donneur, qui est ensuite repeuplé avec des cellules progénitrices appropriées.

Cependant, la nouvelle étude représente la première utilisation de cette technique pour l'ingénierie d'un membre bioartificiel, plus complexe.

Le matériel cellulaire a été dépouillé des membres de rats morts, mais la matrice nerveuse a été conservée

Dans les rats décédés, les chercheurs ont éliminé le matériel cellulaire des membres antérieurs des animaux au cours d'une semaine, mais ont conservé la vascularisation primaire et la matrice nerveuse. Ce matériau restant a fourni une structure pour tous les tissus composites requis par le membre.

Cette matrice avant était alors peuplée par des cultures de cellules musculaires et vasculaires dans un bioréacteur. Les cellules vasculaires ont été injectées dans l'artère principale du membre, dans le but de régénérer les veines et les artères. Les cellules progénitrices, entre-temps, ont été injectées dans des gaines dans la matrice qui définissent les positions musculaires.

Le membre a été stimulé électriquement après 5 jours pour favoriser la formation musculaire. Après 2 semaines, le membre a été retiré du bioréacteur. Les chercheurs ont constaté que la stimulation électrique a provoqué la contraction des nouvelles fibres musculaires avec une force qui était de 80% celle d'un rat nouveau-né.

Lorsque les membres antérieurs ont été transplantés chez des rats recevant des récepteurs, le sang a rapidement commencé à circuler dans le nouveau membre et, lorsque les muscles de la greffe ont été stimulés électriquement, les poignets et les articulations numériques des pattes des rats se sont flexionés de manière appropriée.

L'équipe a également décellularisé les avant-bras aux babouins avec succès, ce qui, selon les auteurs, confirme la faisabilité de l'utilisation de la technique sur une échelle similaire aux patients humains.

Cependant, les chercheurs sont encore confrontés au défi de réintégrer les nerfs régénérés d'un membre régénéré dans le système nerveux du receveur.

"Dans la transplantation clinique des membres, les nerfs retombent dans le greffon, ce qui permet le mouvement et la sensation, et nous avons appris que ce processus est largement guidé par la matrice nerveuse dans le greffe", dit le Dr Ott.

Le Dr Ott espère que la même logique s'appliquera aux greffes bioartificiales. Ensuite, l'équipe tentera la régénération musculaire en utilisant des cellules humaines, avant d'étendre le processus à l'os humain, au cartilage et au tissu conjonctif.

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