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Le patch biologique régénère l'os manquant ou endommagé
Les recherches menées par l'Université de l'Iowa ont testé un "patch biologique" qui régénère l'os manquant ou endommagé en insérant de l'ADN dans des particules de taille nanométrique afin de fournir des instructions génétiques pour la production d'os directement dans les cellules.
La méthode a réussi à repousser suffisamment d'os pour recouvrir complètement les plaies crâniennes chez les rats vivants. Et, dans les tubes à essai, il a également stimulé une nouvelle croissance dans les cellules stromales de la moelle osseuse humaine.
À l'aide de fragments d'ADN codant pour un facteur de croissance dérivé des plaquettes appelé PDGF-B, les chercheurs ont transmis directement des instructions génétiques à des cellules osseuses vivantes, ce qui les a amenés à produire les protéines nécessaires à la production osseuse.
Ils rapportent leur travail dans le dernier numéro de la revue Biomatériaux.
ADN livré directement dans les cellules
Alors que d'autres chercheurs ont également déclaré avoir réussi à encourager la repousse osseuse, ils se sont appuyés sur des applications répétées pour délivrer les protéines productrices d'os de l'extérieur, ce qui est coûteux, intensif et doit être répété.
Cette étude est différente car elle a abordé des cellules de l’intérieur et les a amenées à produire des protéines qui ont entraîné une plus grande croissance osseuse.
L'auteur correspondant Aliasger Salem, professeur à la faculté de pharmacie de l'Iowa, explique l'avantage de livrer directement l'ADN aux cellules:
"Si vous ne distribuez que des protéines, vous devez continuer à les administrer avec des injections continues pour maintenir la dose. Avec notre méthode, vous obtenez une expression locale et soutenue sur une période prolongée sans avoir à administrer des doses continues de protéines."
Les plasmides de taille nanométrique portent les instructions génétiques pour la fabrication de l'os
Pour fabriquer leur patch biologique, l’équipe a fabriqué un échafaudage à partir de collagène, puis l’a ensemencé de plasmides synthétiques de taille nanométrique, chacun contenant des éléments génétiques d’ADN pour la fabrication de l’os.
Les chercheurs ont ensuite placé des échafaudages non ensemencés et ensemencés d'ADN sur de petits trous de 5 mm x 2 mm dans le crâne de rats. Après quatre semaines, ils ont découvert que les échafaudages ensemencés produisaient 44 fois plus d’os et de tissus mous que les échafaudages non ensemencés et 14 fois plus que les plaies non traitées.
Les analyses ont également révélé que les échafaudages ensemencés entraînaient une nouvelle croissance osseuse qui fermait presque la plaie.
Les plasmides pénètrent dans les cellules osseuses déjà présentes dans le corps. Celles-ci sont situées près du site de la plaie et dérivent vers l'échafaud. Les chercheurs ont découvert que les plasmides se transportaient facilement dans les cellules une fois leur taille réduite et leur charge électrique positive.
Le professeur Salem explique:
"Le mécanisme de délivrance est l'échafaudage chargé du plasmide. Lorsque les cellules migrent dans l'échafaud, elles rencontrent le plasmide, elles absorbent le plasmide et l'encodent pour commencer à produire du PDGF-B, ce qui améliore la régénération osseuse."
Applications potentielles en dentisterie
Les chercheurs affirment que leur patch biologique pourrait être utilisé en dentisterie pour reconstruire les os des gencives afin de créer des bases pour les implants dentaires. Cela serait très bénéfique pour les patients qui ont besoin d'implants mais qui n'ont pas suffisamment d'os dans les environs.
Une autre utilisation potentielle du patch bio pourrait être de réparer les anomalies congénitales lorsque l'os manque, par exemple autour de la tête ou du visage.
Le patch biologique peut être réalisé dans la forme et la taille du site défectueux. Lorsque le nouvel os se développe, il est parfaitement adapté.
Les chercheurs travaillent actuellement sur une manière d'adapter les techniques pour générer de nouveaux vaisseaux sanguins afin de soutenir la croissance osseuse.
Les fonds de l'équipe internationale pour l'implantologie, l'Institut national du cancer des instituts nationaux de la santé et l'American Cancer Society ont contribué au financement de la recherche.
Plus tôt cette année, des chercheurs britanniques ont rapporté dans la revue Matériaux fonctionnels avancés comment ils travaillaient sur une méthode qui utiliserait un jour des cellules souches et du plastique pour réparer les os cassés. La technique permettrait de développer de nouveaux os à partir des cellules souches des patients, qui s’attachent à un échafaudage en plastique implanté qui se dégrade progressivement à mesure que le nouvel os se régénère.
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