Les scientifiques de l'Université fédérale d'Extrême-Orient (FEFU) ont développé des hydrogels implantables à base de polysaccharides végétaux (pectines). Ils peuvent jouer le rôle d'une matrice extracellulaire artificielle, un réseau spécial de molécules qui remplit l'espace entre les cellules du corps.
Le développement à utiliser comme milieu pour la croissance des tissus et des organes, ainsi que pour l'administration de médicaments et la récupération du cerveau après l'élimination des glioblastomes de tumeurs malignes. Un article connexe apparaît dans le Revue internationale de neurobiologie.
Les hydrogels développés à la FEFU School of Biomedicine (FEFU SBM) sont des matériaux à base de glucides végétaux à base de pectines modifiées par des méthodes de bio-ingénierie.
Ils conviennent à la restauration du tissu neural après sa transformation maligne causée par des tumeurs cérébrales, et après des dommages causés par des traumatismes ou des maladies neurodégénératives, impliquant comme la mort cellulaire ou la perte d'activité fonctionnelle des cellules et de leur environnement.
« Certaines variantes de nos matrices d'hydrogel extracellulaires sont capables de supprimer la prolifération cellulaire dans le gliome, une tumeur cérébrale maligne. Leurs modifications chimiques peuvent être utilisées pour sécuriser le potentiel normal des cellules souches neurales, les » préservant « dans un état indifférencié, économisant ainsi leur viabilité et potentiel pour l’avenir. «
«C'est intéressant pour le développement des biotechnologies cellulaires en médecine régénérative», explique le chef du groupe de recherche Vadim Kumeiko, directeur adjoint du développement de la FEFU SBM.
« Certes, les solutions de bio-ingénierie associées à l'utilisation de matrices extracellulaires à partir de pectines doivent être soigneusement vérifiées. Cependant, nous prévoyons qu'à l'avenir nos hydrogels pourront être implantés dans la zone de résection de la tumeur cérébrale afin de tuer les cellules tumorales restantes après l'opération. . «
Le scientifique a expliqué que dans le corps humain, l'espace extracellulaire est un réseau moléculaire complexe, c'est-à-dire une matrice, qui se compose de deux composants principaux: les protéines et les glucides. La matrice du système neuronal diffère de la matrice de nombreux autres tissus car elle contient plus de glucides et ressemble à la marmelade ou à la guimauve dans ses propriétés physico-chimiques.
Cela varie d'une matrice plus élastique et rigide avec une prédominance de composants protéiques typique pour les tissus conjonctifs. Il est presque impossible pour les cellules de se déplacer le long de la matrice glucidique.
C'est ainsi que la nature a voulu que, dans les organismes adultes, les cellules cérébrales ne migrent pas facilement vers de nouvelles zones et ne forment pas de nouvelles connexions électriques trop rapidement. Parce que s'ils le font, cela peut conduire, par exemple, à la perte de mémoire, de compétences acquises et de connaissances. Imaginez que vous connaissez une langue étrangère le soir, mais pendant la nuit, les cellules ont migré et vous avez tout oublié. «
Vadim Kumeiko, directeur adjoint, Développement de l'Université fédérale d'Extrême-Orient, École de médecine, Université fédérale d'Extrême-Orient
Le problème est que les cellules tumorales contrôlent la rigidité de son espace extracellulaire en y ajoutant des composants protéiques. En faisant cela, ils ouvrent la voie à eux-mêmes pour s'enfuir afin de métastaser et de former de nouvelles tumeurs dans d'autres zones du corps.
« La matrice avec une prédominance du composant glucidique, implantée après l'ablation de la tumeur, va non seulement inhiber la croissance et la prolifération des cellules, mais sera également parfaite comme vecteur d'administration de médicaments hautement toxiques. »
« Ces médicaments en seront libérés progressivement, causant moins de dommages à l'organisme dans son ensemble et tuant les cellules tumorales restantes. À l'étape suivante, il est possible de stimuler la régénération et la croissance des cellules neurales en implantant une injection d'un matrice contenant une grande proportion de protéines dans la zone opérée », explique Vadim Kumeiko.
Le scientifique a clarifié l'approche proposée par son groupe de recherche plus tôt dans Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, un nouvel article est consacré à une justification expérimentale partielle du concept.
À l'avenir, les scientifiques prévoient d'étudier l'effet de la composition de la matrice de pectine sur la vitesse de libération du médicament, et quelle combinaison de composants glucidiques et protéiques permettra de restaurer le tissu neural sans cicatrices ni densité excessive typique du tissu tumoral.
En général, jusqu'à présent, très peu de matériaux dans le monde sont approuvés pour la bio-ingénierie des tissus neuraux et la pratique clinique. Principalement, ils sont destinés à la régénération du système nerveux périphérique plutôt que central.
La source:
Université fédérale d'Extrême-Orient
Référence du journal:
Belousov, A., et al. (2020) Chapitre quatre – Hydrogels à base de pectines modifiées capables de moduler le comportement des cellules neurales en tant que biomatériaux prospectifs dans le traitement du glioblastome. Revue internationale de neurobiologie. doi.org/10.1016/bs.irn.2020.03.025.
