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Les organes d'ingénierie deviennent-ils enfin une réalité en médecine?

Le concept de l'ingénierie tissulaire est simple: développer en laboratoire les cellules souches du patient, les ajouter à un matériau d'échafaudage et disposer d'un organe développé en laboratoire. Mais peu de patients ont bénéficié de cette technologie jusqu'à présent. Le changement pourrait-il être à l'horizon?
L'intestin est difficile à réparer en raison de la complexité des processus qu'il accomplit normalement.

Les études scientifiques sont souvent saluées comme apportant des traitements novateurs et novateurs aux patients. Mais la dure réalité est qu’un long chemin doit être parcouru pour transformer une découverte en laboratoire en une option clinique viable.

Pour les patients souffrant de problèmes gastro-intestinaux sévères, de nouvelles solutions sont nécessaires. les traitements médicaux actuels sont entachés de problèmes.

Et de telles complications affectent de nombreuses personnes. Par exemple, les bébés atteints du syndrome de l'intestin court ont un intestin grêle trop court, ce qui le rend incapable d'absorber correctement les nutriments. Aux États-Unis, cette condition touche environ 25 à 100 000 nouveau-nés par an et peut entraîner des complications à vie.

Le syndrome de l'intestin court peut également se produire lorsqu'une partie de l'intestin doit être éliminée en raison d'un cancer ou d'autres maladies.

En outre, lorsque le sphincter anal est endommagé lors de l'accouchement - à la suite d'une chirurgie du cancer ou d'un âge avancé - les patients peuvent présenter une incontinence fécale. On rapporte que pas moins de 26% des femmes souffrent d'incontinence fécale après un accouchement par voie vaginale.

Pour résoudre ces problèmes, une équipe de recherche de l'Institut de médecine régénératrice Wake Forest à Winston Salem, en Caroline du Nord, a mis au point de nouveaux traitements pour les lésions du sphincter anal et le syndrome de l'intestin court.

Mais quelle est la probabilité que ces nouvelles thérapies atteignent les patients, dont beaucoup ont désespérément besoin de meilleures options de traitement?

L'intestin tissulaire

Khalil N. Bitar, Ph.D., professeur de médecine régénérative, explique l’approche de l’équipe en déclarant: «Notre objectif est d’utiliser les cellules du patient pour créer des tissus de remplacement en laboratoire pour des conditions dévastatrices affectant le tube digestif.

L'intestin grêle est un tissu compliqué. Il se compose de cellules musculaires essentielles à la contraction et à la propulsion de la nourriture vers l’intérieur. Ces cellules doivent être alignées de manière précise pour permettre la contraction. Les nerfs sont essentiels pour stimuler les cellules musculaires à se contracter.

De même, dans le sphincter, les cellules musculaires et nerveuses doivent travailler en étroite collaboration pour un fonctionnement normal. Cette coopération entre différentes cellules est l'un des plus grands défis de l'ingénierie tissulaire. Bien que les cellules croissent naturellement et travaillent ensemble dans le corps, différentes cellules sont principalement cultivées isolément au laboratoire.

L'équipe du Dr Bitar a passé des années à développer une méthode précise qui leur permet de faire croître des cellules musculaires précisément alignées dans une direction et de se connecter aux cellules nerveuses lorsqu'elles sont ajoutées à la culture cellulaire quelques jours plus tard.

Dans un article récent publié dans Génie tissulaire Partie C: Méthodes, les chercheurs ont transféré des feuilles des deux types de cellules dans de petits tubes creux, ce qui constituait la structure de l'intestin grêle.

Les tubes ont ensuite été implantés dans l'abdomen inférieur de rats pendant 4 semaines pour permettre aux vaisseaux sanguins de s'infiltrer dans la structure. Après cette phase d'acclimatation, les tubes ont été attachés à l'intestin grêle des rats, où ils sont restés en place pendant six semaines.

Fait important, les chercheurs ont découvert qu'après cette période, les cellules de la muqueuse de l'intestin ou des cellules épithéliales, essentielles à l'absorption des nutriments par les aliments, avaient commencé à migrer dans le tube.

Ils ont également trouvé de la nourriture dans les tubes, indiquant que la digestion avait lieu et que ces aliments étaient activement déplacés à travers les tubes.

"Un défi majeur dans la construction de tissus intestinaux de remplacement dans le laboratoire est que c'est la combinaison des muscles lisses et des cellules nerveuses dans les tissus intestinaux qui déplace les matières alimentaires digérées à travers le tractus gastro-intestinal", explique le Dr Bitar.

"Nos résultats suggèrent que l'intestin humain pourrait fournir un traitement viable pour allonger l'intestin chez les patients souffrant de troubles gastro-intestinaux ou chez les patients qui perdent une partie de leurs intestins en raison d'un cancer."

Khalil N. Bitar, Ph.D.

L'équipe envisage maintenant de tester les tubes dans un modèle animal plus grand.

Leur dernière étude, publiée dans Médecine translationnelle des cellules souches Cette semaine, démontre la faisabilité d'utiliser un sphincter anal artificiel dans un grand modèle animal pour restaurer la continence fécale, activité sur laquelle ils travaillent depuis plus de 10 ans.

S'appuyant sur leurs travaux antérieurs dans un modèle de rat, ils ont utilisé une approche similaire consistant à combiner des cellules musculaires et nerveuses pour produire une structure en forme d'anneau, qu'elles ont ensuite transplantée chez des lapins présentant une incontinence fécale.

Leurs résultats ont montré qu'après 3 mois, les sphincters manipulés étaient fonctionnels, avec à la fois le muscle et les nerfs. La continence fécale a été rétablie chez les lapins recevant la greffe.

Des études de suivi plus longues sont en cours. Mais le Dr Bitar et son équipe ne sont bien sûr pas les seuls chercheurs travaillant sur des solutions d'ingénierie tissulaire dans ce domaine de recherche.

Cellules et échafaudages

Tracy Grikscheit, M.D., professeure agrégée de chirurgie et chercheuse à l'Institut de recherche Saban du Children 's Hospital de Los Angeles en Californie, utilise un mélange de cellules prélevées dans l'intestin et les ajoute à une structure d'échafaudage tubulaire. Son approche diffère de celle du Dr. Bitar en ce sens qu'elle inclut les cellules épithéliales.

Le Dr Grikscheit a démontré que cette approche conduit à une bonne couverture des cellules épithéliales dans le tube, ainsi qu'à une amélioration de la fonction intestinale chez les rats et les souris.

Dans l'étude sur la souris, des cellules musculaires et nerveuses se sont développées dans la greffe, bien qu'elles n'aient pas été alignées de la même manière que les tissus natifs, comme le Dr. Bitar tente de le reproduire avec son approche.

James Dunn, M.D., professeur de chirurgie et de génie biologique à la Stanford School of Medicine en Californie, et son équipe ont mis au point une nouvelle méthode d’élargissement rapide des cellules souches intestinales. L'objectif à long terme est de produire des cellules pouvant être utilisées pour traiter différents problèmes intestinaux.

Levilester Salcedo, MD, et Massarat Zutshi, MD, du Département de chirurgie colorectale de la Cleveland Clinic, en Ohio, et ses collègues ont utilisé des injections de cellules souches de moelle osseuse pour améliorer la fonction du sphincter anal après avoir retiré 25% du sphincter chez un rat .

Des progrès sont clairement réalisés dans l'ingénierie tissulaire du tractus gastro-intestinal. Mais combien de temps les patients verront-ils le bénéfice?

Que réserve l'avenir?

Dr. Dunn a dit Nouvelles médicales aujourd'hui Pour lui, le plus grand obstacle à l'obtention de l'intestin par ingénierie tissulaire est de «faire en sorte que tous les types de cellules travaillent ensemble de manière coordonnée, suivi par la mise à l'échelle de l'intestin tissulaire à une dimension cliniquement utile».

En fait, la plupart des domaines de l'ingénierie tissulaire souffrent du problème de la mise à l'échelle. Même si les thérapies peuvent très bien fonctionner à l’échelle des petits rongeurs, il est beaucoup plus difficile de créer des structures beaucoup plus grandes, telles que des parties de l’intestin grêle pour les humains.

Dr. Bitar a dit MNT que leur plan pour la greffe de l'intestin grêle est de tester si leurs résultats sont vrais dans les études de grands animaux, qui sont très coûteuses. "Le plus gros obstacle est le financement de tels projets. Avec un financement approprié, il est raisonnable d'estimer quelques années à [être capable de] tester sur des humains", a-t-il expliqué.

Le financement de la recherche scientifique a récemment fait les gros titres aux États-Unis. Avec une proposition de réduction globale du budget des NIH (National Institutes of Health) de 31,8 milliards à 26 milliards de dollars en 2018, le financement dans de nombreux domaines scientifiques est incertain.

Ce qui est clair, cependant, c'est que les patients ont besoin de scientifiques pionniers pour continuer à rechercher de nouveaux traitements. Et le financement de la recherche sera absolument essentiel pour concrétiser ces idées.

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