Les cellules souches «Nanokicking» offrent un moyen moins coûteux et plus facile de développer de nouveaux os

Des chercheurs écossais ont mis au point une nouvelle méthode qui amène les cellules souches à faire pousser de nouveaux os en les nanokicking 1000 fois par seconde. Ils suggèrent que la technologie est moins coûteuse et plus facile à mettre en ?uvre que les méthodes actuelles et ouvre la voie à de nouvelles méthodes de traitement des affections osseuses telles que les fractures de stress, les traumatismes de la colonne vertébrale et l'ostéoporose.
Matt Dalby du Center for Cell Engineering à l'Université de Glasgow et ses collègues écrivent sur leur travail dans une étude publiée récemment dans la revue ACS Nano.
Dans un communiqué publié cette semaine, Dalby explique que leur nouvelle méthode offre un moyen simple de "convertir à grande échelle les cellules souches adultes de la moelle osseuse en cellules fabriquant des os sans avoir recours à des produits chimiques complexes ou complexes". .

Les cellules souches mésenchymateuses

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont des cellules souches adultes présentes naturellement dans le corps et susceptibles de former des cellules constituant certains types de tissus, tels que les os, les cartilages, les ligaments, les tendons et les muscles.
Les scientifiques ont découvert qu'il est possible de cultiver ces types de tissus en laboratoire en isolant les CSM et en les cultivant dans un environnement qui simule ce qui se produit naturellement dans le corps humain.

Cependant, les méthodes actuelles pour inciter les cellules souches à se différencier sont notoirement problématiques et nécessitent des matériaux coûteux et hautement sophistiqués ou des cocktails chimiques complexes.

Nanokicking

Dalby et ses collègues ont mis au point une nouvelle technique pour amener les MSC à utiliser des "protocoles mécanotransductifs sinusoïdaux à l'échelle nanométrique", terme qu'ils ont raccourci en "nanokicking".
Nanokicking reproduit une vibration qui se produit dans les membranes des cellules osseuses quand ils collent ensemble pour former un nouvel os naturellement dans le corps.
On pense que la vibration, qui a une fréquence de 1 000 fois par seconde, favorise la formation osseuse en encourageant les signaux entre les cellules osseuses.
En laboratoire, les cellules souches sont distantes d'environ 5 à 30 nanomètres lorsqu'elles reçoivent leur "nanokicking" à 1 000 fois par seconde.

Un match improbable: biologistes cellulaires et astrophysiciens

Pour délivrer le nanokick avec précision et à la bonne fréquence, les chercheurs utilisent une technique incroyablement précise appelée interférométrie laser, plus communément observée dans le laboratoire d'astrophysique pour détecter les minuscules ondulations produites par les ondes gravitationnelles dans l'espace-temps.
Dans un exemple remarquable de collaboration entre des disciplines très différentes, Dalby et son collègue Adam Curtis, également ingénieur de l'Université de Glasgow, ont travaillé avec l'astrophysicien Stuart Reid du Thin Film Center de l'Université de West Scotland pour adapter l'interféromètre laser à l'étude. .
Reid explique:
"Lier la recherche sur les cellules souches avec l'expertise du domaine de l'astronomie par ondes gravitationnelles, où nous avons développé une instrumentation capable de mesurer des changements de longueur près d'un million de fois plus petits que le diamètre d'un proton, a permis l'émergence de ce domaine de recherche unique."
Dalby ajoute:
"La recherche multidisciplinaire est délicate car les chercheurs doivent apprendre de nouveaux langages scientifiques. Cependant, cette collaboration entre biologistes cellulaires et astrophysiciens - une association improbable - a permis de mieux comprendre le fonctionnement des cellules souches osseuses."

Prochaines étapes: Collaboration avec les ingénieurs en réadaptation et travail avec les patients

Les chercheurs espèrent que leur nouvelle technique annoncera un changement fondamental dans la façon dont nous cultivons de nouveaux os.
Ils prévoient maintenant de travailler avec des ingénieurs en réadaptation de l’Unité nationale des traumatismes médullaires de la Reine Elizabeth (Southern General Hospital, Glasgow) pour aider les patients souffrant de lésions de la colonne vertébrale.
Les techniques de thérapie vibratoire que Dalby et ses collègues ont développées en laboratoire doivent maintenant être développées et testées chez des patients pour évaluer leur capacité à stimuler la croissance osseuse dans les os entiers.
Dans leurs conclusions d'étude, ils ne semblent pas voir la montée en gamme comme un énorme problème:
"Il est facile d'envisager que de tels protocoles de stimulation soient mis à l'échelle pour former des bioréacteurs ostéoblastiques à grande échelle, les plaques de culture cellulaire standard et les incubateurs étant utilisés dans le protocole."
"Nous sommes impatients de travailler avec les ingénieurs de réadaptation, ce qui nous apportera de nouveaux défis, mais des défis que nous accueillons", a déclaré Dalby.
En juin 2012, des scientifiques américains écrivant dans Médecine translationnelle des cellules souches, décrivent comment ils ont trouvé un moyen de faire pousser de nouveaux os en utilisant des cellules souches mésenchymateuses fraîches et purifiées provenant de tissus adipeux.
Écrit par Catharine Paddock PhD