Tissu De Foie Humain Cultivé À Partir De Cellules Souches

Les scientifiques japonais ont développé des tissus hépatiques humains fonctionnels à partir de cellules souches. Ils disent que leur travail montre qu'il est possible d'exploiter la technologie pour atténuer la pénurie aiguë de tissu donneur pour les greffes.
Dans un numéro en ligne du 3 juillet de La natureTakanori Takebe, de la faculté de médecine de Yokohama City University (YCU) et ses collègues, écrit:
"A notre connaissance, il s'agit du premier rapport démontrant la génération d'un organe humain fonctionnel à partir de cellules souches pluripotentes."
Pour réaliser cet exploit, l'équipe a commencé par cultiver de minuscules "bourgeons hépatiques" à partir d'un type de cellules souches humaines (hiPSCs) dans une culture, puis les a transplantées dans des souris vivantes. Les cellules produisaient des tissus hépatiques humains fonctionnels, complets avec des vaisseaux sanguins.
Bien que des efforts doivent maintenant être faits pour que ces techniques fonctionnent chez les patients humains, les scientifiques affirment que leur étude est une "preuve de concept" selon laquelle "la transplantation de bourgeons organiques constitue une nouvelle approche prometteuse pour étudier la médecine régénérative".

Le problème avec les cellules souches

Depuis que des cellules souches embryonnaires ont été découvertes en 1981, des années de travail dans des laboratoires du monde entier n’ont pas permis de produire un organe complexe tel que le foie, complété de vaisseaux sanguins, à partir de ces cellules précurseurs indifférenciées.
On pense maintenant qu'il est pratiquement impossible d'essayer de reproduire dans un tube à essai les interactions complexes qui se produisent entre différents types de cellules et de tissus lorsqu'un organe se développe.
Cependant, avec leur nouvelle étude, Takebe et ses collègues contestent cette notion et disent que vous pouvez surmonter cette barrière si vous vous concentrez sur le premier processus de génération d’organes, à savoir les interactions cellulaires qui se produisent pendant le développement des bourgeons.

Bourgeons 3D formés de trois types de cellules

Au cours des premiers stades de la formation du foie, des bourgeons tridimensionnels du foie, complétés par des vaisseaux sanguins, se forment à partir des tissus de l'intestin antérieur. Un élément clé de ce processus est l’orchestration des signaux entre trois types de cellules souches: le foie, le mésenchyme et l’endothélium.
En observant ce processus, Takebe et ses collègues se sont demandé s’ils pouvaient imiter la formation de bourgeons du foie tridimensionnelle (3D) en mélangeant ces trois types de cellules dans une boîte de Pétri bidimensionnelle (2D).
Ils ont donc pris des cellules souches pluripotentes induites par l'homme (hiPSC) et les ont mélangées à des cellules endothéliales humaines et à des cellules mésenchymateuses humaines et les ont mises en culture dans une boîte de Pétri.
Ils ont été étonnés de constater que même s'ils cultivaient les cellules en 2D, ils s'organisaient en bourgeons de foie 3D.
Des tests (immunomarquage et analyse de l'expression génique) ont révélé une ressemblance frappante entre les bourgeons cultivés dans le plat et les bourgeons du foie qui se développent naturellement dans les tissus.

La transplantation de bourgeons hépatiques a conduit à la formation de vaisseaux sanguins

Lorsque l’équipe a transplanté des souris vivantes sur des hépatites cultivées à partir de hiPSCs dans la boîte de Pétri, les bourgeons développaient déjà un apport sanguin en 48 heures en augmentant les «vasculatures fonctionnelles» liées aux vaisseaux sanguins à proximité.
La formation d'un apport sanguin viable a également déclenché des fonctions hépatiques ressemblant à celles observées dans le tissu hépatique adulte, telles que la production de protéines et la capacité de métaboliser certains médicaments.
De plus, lorsqu'elles sont transplantées chez des souris présentant une insuffisance hépatique, les bourgeons restaurent la fonction hépatique.

Quelle prochaine Des méthodes pourraient être utiles pour la croissance de tissus de transplantation et de cellules pour le dépistage de drogues

Bien que les résultats doivent maintenant être confirmés dans d'autres laboratoires, il semble que l'enthousiasme initial suscité par la découverte de cellules souches, qui sont entrées dans une impasse lorsque les obstacles pratiques ont été découverts, peut être ravivé.
L’équipe a déclaré dans un communiqué: "Ces résultats mettent en évidence l’énorme potentiel thérapeutique de l’utilisation de la transplantation de bourgeons organiques in vitro pour le traitement des insuffisances organiques."
Outre l’énorme différence qu’une telle approche pourrait faire face à la pénurie d’organes destinés à la transplantation, il existe d’autres domaines d’application possibles pour les méthodes développées dans cette étude.
Par exemple, ils pourraient être très utiles dans le développement de médicaments. Le foie est un gros organe de nettoyage, et de nombreux composés sont décomposés pour empêcher leur empoisonnement. Cela fait du foie une cible de choix pour la toxicité causée par les médicaments.
Une partie importante du développement de médicaments consiste donc à tester leur effet sur le foie. Actuellement, ces tests utilisent des cellules prélevées sur des foies de donneurs morts ou produites par des lignées cellulaires en laboratoire ou des cellules souches dérivées de foies ou d'animaux donnés.
Mais chacun de ces modèles de test a ses limites. Ils ne fonctionnent pas exactement de la même manière que le foie chez les patients vivants et leur préparation peut être coûteuse et longue.
Takebe et ses collègues affirment que les méthodes qu'ils ont utilisées dans cette étude ouvrent une nouvelle façon de développer des cellules hépatiques pleinement fonctionnelles à partir des hiPSC qui pourraient ensuite être utilisées pour tester la toxicité de nouveaux médicaments.
Les fonds de l’Agence japonaise des sciences et de la technologie et du Ministère de l’éducation, de la culture, des sports, des sciences et de la technologie du Japon ont aidé à financer cette étude.
Écrit par Catharine Paddock PhD