De vieux foies renouvelés

Des scientifiques du Massachusetts General Hospital de Boston ont fait les premiers pas vers la construction de foies fonctionnels et transplantables. Dans une étude sur des rats, publiée en ligne aujourd'hui par Médecine naturelle , les chercheurs ont prélevé des foies de donneurs, les ont délicatement dépouillés de leurs cellules tout en laissant les autres matériaux intacts, puis ont utilisé la structure restante comme échafaudage sur lequel développer des cellules hépatiques saines. Le résultat a été un organe presque complet qui a été transplanté chez les rats et est resté fonctionnel jusqu'à huit heures.

Avant et après: Les scientifiques utilisent des foies de rats malsains, comme celui illustré à gauche, pour reconstruire ceux qui fonctionnent. Le lavage des vieilles cellules et de leurs débris avec un détergent laisse un échafaudage qui conserve son architecture de vaisseaux sanguins, illustré à droite. Le nouvel échafaudage peut ensuite être ensemencé avec des cellules hépatiques saines.

Les maladies du foie sont la 12e cause de décès aux États-Unis, tandis que les maladies cardiaques et rénales se classent encore plus haut. Les symptômes de la défaillance d'un organe peuvent être traités dans une certaine mesure, mais le seul remède est la transplantation, et il n'y a tout simplement pas assez d'organes de donneurs sains pour tout le monde. Pendant des décennies, les chercheurs ont travaillé à construire des remplacements. Mais les organes sont des systèmes complexes, avec une densité cellulaire et un système de vaisseaux sanguins difficiles à reproduire.

La nouvelle technique, qui a été démontrée pour la première fois dans les cœurs il y a deux ans, tire parti de la structure préexistante d'un organe dans toute sa complexité et fournit une utilisation pour des organes malsains qui ne pourraient pas être utilisés autrement. Nous essayons de réanimer les organes qui seraient jetés et faisons des choses pour les rendre transplantables, dit Costumes Basak , premier auteur de l'article et chercheur au Centre d'ingénierie en médecine à l'HGM.

D'autres approches pour la régénération d'organes ont considérablement varié, de la création d'échafaudages en laboratoire à l'utilisation d'imprimantes à jet d'encre pour créer des tissus en trois dimensions. Mais toutes ces méthodes tentent d'imiter ce que le corps a déjà créé avec succès. La technique de décellularisation capitalise sur cela, en supprimant ce qui est cassé et en le remplaçant par de nouvelles cellules saines. Ce que nous avons fait, c'est prendre le raccourci, dit Korkut Convient , le chercheur du Center for Engineering in Medicine qui a dirigé les travaux.

Cela dépasse d'autres approches, dit Stéphane Badylak , spécialiste en ingénierie tissulaire à l'Université de Pittsburgh Centre McGowan de médecine régénérative . La beauté de cette approche est qu'elle n'essaie pas de synthétiser quoi que ce soit. Il essaie d'isoler l'échafaudage tridimensionnel de Mère Nature et d'en profiter. Si cela peut être transposé à la clinique - et nous en sommes encore loin - c'est une énorme avancée.

Uygun et ses collègues ont commencé avec des foies de rats morts de privation d'oxygène. Ils ont décellularisé les foies avec un détergent, qui a tué les cellules restantes et éliminé leurs débris. Ce qui restait était un échafaudage délicat de protéines, de sucres et d'autres structures extracellulaires, y compris l'architecture des vaisseaux sanguins, l'aspect le plus complexe du foie, le plus difficile à dupliquer et le plus nécessaire à la survie des nouvelles cellules. Les scientifiques ont ensemencé l'échafaudage avec des cellules hépatiques isolées de foies de rats sains, ainsi que des cellules endothéliales pour tapisser les vaisseaux sanguins, et le résultat est resté fonctionnel en culture pendant 10 jours.

Arrosage du foie : Une fois qu'un échafaudage est ensemencé avec des cellules hépatiques saines, il est placé dans une configuration de culture in vitro. Le liquide rose circulant dans l'échafaudage contient les nutriments nécessaires pour maintenir les cellules en vie. L'échafaudage n'a pas encore été ensemencé avec des cellules saines.

Les chercheurs ont également transplanté des foies reconstruits de deux jours à des rats, les reliant au système vasculaire des animaux. Après huit heures, les foies ont continué à incorporer le flux sanguin des animaux et sont restés fonctionnels, ce qui n'avait jamais été fait auparavant avec un organe aussi compliqué. C'est une approche très prometteuse qui va révolutionner le domaine de l'ingénierie tissulaire pour le foie, déclare Basak Uygun. C'est un organe particulièrement difficile, car il nécessite une circulation sanguine constante et étendue. Donc si cela pouvait être fait pour les foies, c'est un progrès majeur.

C'est du très bon travail et ça fait avancer le terrain, montrant de plus en plus que ces choses peuvent en fait être faites et sont possibles, dit Antoine Atala , directeur de l'Institute for Regenerative Medicine du Wake Forest University Baptist Medical Center, qui a utilisé à la fois l'impression à jet d'encre et l'approche de décellularisation . Les organes solides sont incroyablement complexes, car ils ont beaucoup plus de cellules par centimètre que tout autre type de tissu. Et comment approvisionner en sang un si grand volume de cellules ? Les organes décellularisés sont une bonne stratégie pour préserver le tissu vasculaire.

Il reste cependant quelques gros obstacles. Le premier problème est que la méthode actuelle ne peut pas tout à fait repeupler les vaisseaux sanguins de manière suffisamment dense pour permettre la circulation sanguine pendant plus de 24 heures. Le collagène exposé de l'échafaudage provoque la coagulation et la coagulation du sang, c'est pourquoi Uygun a laissé les foies modifiés transplantés pendant seulement huit heures.

Le deuxième obstacle sera de trouver une source stable de cellules hépatiques humaines saines. À plus court terme, les chercheurs pensent pouvoir s'appuyer sur des cellules de donneurs sains. (Les foies sains peuvent se régénérer à leur taille normale en quelques semaines seulement.) Mais plus tard, la science des cellules souches peut être suffisamment avancée pour que les gens donnent leurs propres cellules, permettant aux scientifiques de les différencier en laboratoire en cellules hépatiques qui n'induira pas de réaction du système immunitaire et les utilisera pour semer un échafaudage.

Korkut Uygun et ses collègues travaillent déjà sur une solution au problème des vaisseaux sanguins et pensent qu'ils devraient avoir des greffes de foie entièrement fonctionnelles chez le rat d'ici deux ans. Nous espérons qu'il sera en clinique dans cinq à dix ans, dit-il. C'est en supposant que rien ne se passe mal.

C'est une perspective alléchante. Cela représente une thérapie potentielle pour les patients qui n'ont pas la chance d'obtenir une greffe ou qui ne sont pas éligibles pour une, dit Badylak. C'est un formidable pas en avant.

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