Un projet « hors du commun » a le potentiel de transformer l'avenir de l'ingénierie tissulaire et de la transplantation hépatique grâce à des recherches innovantes menées à bord de la Station spatiale internationale (ISS).
Dirigé par Tammy T. Chang, MD, PhD, FACS, professeur de chirurgie à l'Université de Californie à San Francisco, le laboratoire Chang pour l'ingénierie des tissus hépatiques est pionnier dans l'auto-assemblage de tissus hépatiques humains en orbite terrestre basse (LEO) – ; la zone de l’espace en dessous d’une altitude de 1 200 milles. Ce processus pourrait considérablement améliorer le développement de tissus complexes à usage médical sur Terre. Des stratégies pour transporter ces tissus vers la Terre et des résultats expérimentaux pertinents seront présentés au congrès clinique 2024 de l'American College of Surgeons (ACS) à San Francisco, en Californie.
Cette méthode exploite l’environnement unique de la microgravité pour répondre aux limites des techniques actuelles d’ingénierie tissulaire sur Terre. Par exemple, l’utilisation de matrices artificielles fournissant un cadre sur lequel les cellules se développent peut introduire des matériaux extérieurs et altérer la fonction cellulaire.
Nos résultats indiquent que les conditions de microgravité permettent le développement de tissus hépatiques présentant une meilleure différenciation et fonctionnalité que ceux cultivés sur Terre. Ceci représente une étape critique vers la création d'implants de tissus hépatiques viables qui pourraient servir d'alternative ou de complément aux transplantations hépatiques traditionnelles.
Tammy T. Chang, MD, PhD, FACS, professeur de chirurgie à l'Université de Californie à San Francisco
Approche innovante de l’ingénierie tissulaire
Les recherches du Laboratoire Chang portent sur l'auto-assemblage de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) en microgravité. Ces cellules initiales sont créées à partir de cellules humaines normales reprogrammées pour agir comme des cellules souches embryonnaires. Cela signifie que les iPSC peuvent se transformer en de nombreux types de cellules différents. Ces cellules souches sont construites en microgravité dans les tissus hépatiques qui fonctionnent comme un foie plus petit et plus simple. Contrairement aux méthodes d’ingénierie tissulaire terrestres qui reposent sur des matrices exogènes ou des plaques de culture, la microgravité permet aux cellules de flotter librement et de s’organiser naturellement, ce qui donne lieu à des tissus physiologiquement plus précis.
Un élément central de ce projet est le développement d’un bioréacteur personnalisé, baptisé « Tissue Orb », conçu pour faciliter l’auto-assemblage des tissus dans l’environnement d’apesanteur de l’espace. Le bioréacteur comprend un vaisseau sanguin artificiel et un échange de médias automatisé, simulant le processus naturel de circulation sanguine des tissus humains.
Implications futures et progrès de la cryoconservation
L’équipe de recherche travaille également sur des techniques avancées de cryoconservation pour transporter en toute sécurité des tissus modifiés de l’espace vers la Terre. La prochaine phase du projet consiste à tester la surfusion isochore, une méthode de conservation qui maintient les tissus en dessous de zéro sans les endommager. Cette technologie pourrait prolonger la durée de conservation des tissus modifiés et potentiellement être appliquée à des organes entiers.
« Notre objectif est de développer des techniques de préservation robustes qui nous permettent de ramener des tissus fonctionnels sur Terre, où ils pourront être utilisés pour une gamme d'applications biomédicales, notamment la modélisation de maladies, les tests de médicaments et, éventuellement, l'implantation thérapeutique », a déclaré le Dr Chang. .
Le lancement de l'expérience de vol spatial du laboratoire Chang est prévu pour février 2025. Les auteurs soutiennent que la recherche met non seulement en valeur le potentiel de la microgravité pour faire progresser l'ingénierie tissulaire, mais jette également les bases d'innovations futures dans la fabrication biomédicale spatiale.
La recherche est soutenue par la National Science Foundation (NSF) en collaboration avec le Laboratoire national de la Station spatiale internationale (ISSNL) et l'Institut de recherche translationnelle par l'intermédiaire de la NASA.
Les co-auteurs sont Juan C. Reyna, MD ; Anthony N. Consiglio, Ph.D. ; Alan Maida, BS; Maria Sekyi, Ph.D. ; et Boris Rubinsky, PhD.
