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De nouveaux cœurs de cellules souches?

Les donneurs de cœur peuvent ne plus être nécessaires en raison des progrès dans les techniques de cellules souches, selon un reportage dans The Independent. L’histoire suggère que les scientifiques sont plus proches de la croissance des organes de remplacement dans un laboratoire après le développement d’un matériau synthétique qui a permis la croissance du tissu cardiaque de rat battant des cellules souches.

Bien que cette technologie offre des possibilités intéressantes, il faudra un certain temps avant que les donneurs de cœur ne soient plus nécessaires, comme le suggère l’article. La recherche sur la croissance du tissu humain utilisable est encore à un stade précoce et l’étude en question était en réalité concernée par le développement d’une structure synthétique qui pourrait permettre la croissance réussie du tissu cardiaque, plutôt que de cultiver le tissu transplantable lui-même.

La structure testée possède des propriétés physiques qui pourraient permettre de faire croître le tissu cardiaque humain et fera l’objet d’autres recherches. Que cette technologie permette ou non la croissance de tissus et d’organes humains utilisables ne deviendra apparente que dans plusieurs années.

D’où vient l’histoire?

Le Dr George Engelmayr et ses collègues du Massachusetts Institute of Technology et du Charles Stark Draper Laboratory ont mené cette recherche. L’étude a été financée par les National Institutes of Health et la NASA. Il a été publié dans la revue scientifique et technique Nature Materials.

Quel genre d’étude scientifique était-ce?

Il s’agissait d’une étude en laboratoire dans laquelle les chercheurs poursuivaient le développement d’une structure artificielle qui pourrait être utilisée comme cadre pour les cellules cardiaques. En utilisant un matériau de polyester biodégradable appelé poly (sébacate de glycérol) et des techniques de fabrication complexes, les chercheurs ont créé une structure d’échafaudage microscopique pour soutenir la croissance des cellules souches dans le tissu cardiaque.

Les chercheurs ont cherché à créer une structure «biomimétique», c’est-à-dire que sa structure imitait la nature. Les chercheurs ont créé des échafaudages en nid d’abeilles en forme d’accordéon qui imiteraient la structure et les propriétés d’étirement des cellules cardiaques.

La qualité spécifique dont se préoccupaient les chercheurs était «l’anisotropie» qui décrit une substance ayant des propriétés différentes, telles que la rigidité ou l’étirement, selon la direction dans laquelle elles sont mesurées. Ils ont estimé qu’une structure en nid d’abeilles anisotopique, semblable à un accordéon, aurait des propriétés similaires à celles du muscle cardiaque normal et fournirait également une structure pour guider les fibres du muscle cardiaque.

Une fois qu’un échafaudage a été créé, il a été évalué pour la rigidité, ses qualités anisotropes et quel degré de force le ferait échouer. Ils ont répété ces expériences avec l’échafaudage dans des conditions différentes par rapport aux résultats obtenus avec des cellules de coeurs de rats. Ils ont également «ensemencé» les échafaudages avec des fibroblastes cardiaques (cellules du tissu conjonctif) suivis de cellules cardiaques de rat néonatal et les ont mis en culture pendant une semaine hyperthyroïdie.

Quels ont été les résultats de l’étude?

Les chercheurs ont constaté que la structure en nid d’abeille de type accordéon avait des propriétés qui ressemblaient aux cœurs de rats natifs en termes d’anisotropie. La rigidité de la structure était similaire à celle observée dans un muscle cardiaque du ventricule droit du rat adulte. Lorsque les cellules du muscle cardiaque du rat étaient greffées sur les échafaudages et cultivées, les cellules en croissance s’organisaient et s’alignaient dans la «direction préférée» le long de l’échafaudage, comme elles le feraient dans un vrai cœur de rat.

Après un ensemencement plus intensif (distribution de cellules sur la structure) avec des cellules conjonctives et des cellules cardiaques de jeunes souris, la plupart des cellules alvéolaires de la structure ont été remplies de cellules cardiaques de rats après une semaine et les contractions spontanées du tissu comme quatre jours après la culture a commencé.

Quelles interprétations les chercheurs ont-ils tirées de ces résultats?

Les chercheurs disent qu’à leur connaissance, il s’agit de la première étude à rapporter le développement d’un échafaudage avec une microstructure en nid d’abeilles en forme d’accordéon. Ils disent que la structure peut ainsi surmonter « les principales limitations structurelles et mécaniques des échafaudages précédents, favorisant la formation de greffes avec des cellules cardiaques alignées et des propriétés mécaniques ressemblant plus étroitement au myocarde natif ».

Que fait le NHS Knowledge Service de cette étude?

L’étude a fait progresser les recherches qui pourraient un jour servir de base aux structures cardiaques de culture telles que les valves et les vaisseaux sanguins. Les résultats qu’une «structure en nid d’abeille de type accordéon» avait une raideur similaire à celle du tissu cardiaque ventriculaire droit des rats et que les cellules cardiaques sont capables de battre pendant la croissance suggèrent que les techniques développées pourraient potentiellement être utilisées dans les tissus humains en croissance.

Cette étude en laboratoire illustre également comment une combinaison de sous-disciplines en sciences peut se combiner pour faire avancer une recherche potentiellement utile. Il s’agit de recherches sur les matériaux, les cellules souches et les techniques biomédicales permettant la synthèse et l’expérimentation de nouveaux matériaux susceptibles d’être utilisés dans la pratique de maladies humaines.

Étant donné le stade précoce de ces investigations, il faudra encore un certain temps avant que l’on voie des organes de laboratoire comme les cœurs remplacer le besoin de donneurs d’organes, mais cette technologie passionnante jouera sans aucun doute un rôle dans la recherche future.

Sir Muir Grey ajoute …

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