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Un organe sur puce imite une maladie pulmonaire mortelle
Les chercheurs du Institut Wyss pour l'ingénierie d'inspiration biologique à l'Université Harvard ont montré que leur technologie de poumon sur puce peut imiter une maladie pulmonaire potentiellement mortelle. Ils rapportent également que les scientifiques peuvent découvrir de nouveaux aspects de la maladie en utilisant la puce pulmonaire qui ne seraient pas trouvées avec les expérimentations animales.
Poumons de laboratoire : Le liquide et l'air sont pompés dans les différents canaux de ce poumon sur puce pour imiter la fonction pulmonaire humaine
le étudier , publié dans le Science Médecine translationnelle , est la première démonstration définitive que les puces imitant des organes de l'institut, qui comprennent un intestin, un cœur et un rein (voir Construire un organe sur une puce ), peuvent être utilisées pour modéliser une maladie et même tester des médicaments candidats.
Le dispositif de poumon sur puce est un bloc de polymère transparent et flexible de la taille d'un pouce perforé par deux minuscules canaux séparés par une fine membrane. L'air circule à travers un canal, qui est tapissé de cellules pulmonaires humaines; un liquide riche en nutriments qui agit comme un substitut sanguin traverse l'autre, qui est tapissé de cellules des vaisseaux sanguins. Un vide appliqué à la puce déplace les canaux pour recréer la façon dont les tissus pulmonaires humains se dilatent et se contractent physiquement lors de la respiration.
L'étude, dirigée par Dongeun Huh, membre du Wyss Institute, s'est concentrée sur l'œdème pulmonaire, une maladie dans laquelle des caillots de liquide et de sang remplissent les poumons. Elle peut être causée par une insuffisance cardiaque ainsi que par les effets secondaires d'un médicament anticancéreux courant. Les chercheurs ont injecté le médicament anticancéreux dans le canal semblable à un vaisseau sanguin et ont découvert que les protéines du liquide et du plasma sanguin fuyaient à travers la membrane dans le canal d'air, similaire à l'effet secondaire du médicament chez les patients.
Cela a conduit à deux découvertes surprenantes, selon Geraldine Hamilton, co-auteur de l'étude et scientifique principale de Wyss. L'une était que le système immunitaire, qui n'était pas représenté dans la puce, n'était pas obligé de provoquer l'effet secondaire de fuite comme on le pensait auparavant. Deuxièmement, l'équipe a découvert que lorsqu'ils allumaient le système de vide pour créer des mouvements respiratoires, la fuite s'aggravait, un autre aspect inconnu de l'œdème pulmonaire.
Les chercheurs montrent également qu'un candidat-médicament GlaxoSmithKline pourrait empêcher les fuites dans le système de puce (les chercheurs de GSK étaient également co-auteurs de l'étude Wyss). Dans un séparé étudier dans le même numéro de Traduction scientifique Médecine, Les chercheurs de GSK démontrent chez des souris souffrant d'insuffisance cardiaque que leur médicament peut réduire l'œdème pulmonaire, aidant à valider le système de puce, explique Hamilton. La réalité est que les animaux seront nécessaires pour les tests cliniques pendant de nombreuses années à venir, mais cela nous rapproche un peu plus de la recherche d'alternatives, dit-elle.
Il y a des sceptiques. Les systèmes d'organes sur puce n'ont pas l'environnement typique auquel un organe serait exposé, comme les diverses hormones et autres signaux moléculaires qui circulent constamment dans tout le corps d'un organisme, explique Michael Hayward, scientifique principal à Cranbury, New York. Entreprise des sciences de la vie basée à Jersey Taconique . Hayward, qui se spécialise dans le développement de modèles animaux de maladies humaines, note également que la plupart des maladies impliquent de nombreux organes, et comprendre comment différents organes interagissent pour provoquer un état pathologique serait hors de portée d'un seul dispositif imitant un organe.
Hamilton reconnaît que l'industrie et les régulateurs voudront beaucoup de validation de la technologie des organes sur puce avant de l'utiliser comme alternative aux animaux, mais les avantages potentiels de la technologie des puces sont évidents dans l'étude d'aujourd'hui, dit-elle. Non seulement nous imitons la réponse clinique, mais nous avons également découvert quelque chose de nouveau. Ceci est un aperçu des effets que cela pourrait avoir sur la découverte et le développement de médicaments à l'avenir, dit-elle. Non seulement vous pouvez remplacer l'animal, mais vous gagnez en visibilité.
Et un jour, ils pourraient commencer à répondre aux préoccupations de Hayward et d'autres concernant la nature isolée de leurs appareils. Notre objectif ultime, qui présente un risque élevé, n'est pas seulement de développer des modèles de maladies, mais de développer un corps sur puce intégré, où nous pouvons commencer à relier ces organes, nous rapprochant ainsi de l'imitation de l'ensemble de la réponse humaine, elle dit.