Des chercheurs de l’UC San Francisco (UCSF) ont mis au point des molécules qui agissent comme une « colle cellulaire », leur permettant de diriger de manière précise la façon dont les cellules se lient les unes aux autres. Cette découverte représente une étape majeure vers la construction de tissus et d’organes, un objectif longtemps recherché par la médecine régénérative.
Les molécules adhésives se trouvent naturellement dans tout le corps, retenant ses dizaines de billions de cellules ensemble selon des schémas hautement organisés. Ils forment des structures, créent des circuits neuronaux et guident les cellules immunitaires vers leurs cibles. L’adhésion facilite également la communication entre les cellules pour que le corps fonctionne comme un tout autorégulé.
Dans une nouvelle étude, publiée dans le numéro du 12 décembre 2022 de La natureles chercheurs ont conçu des cellules contenant des molécules d’adhésion personnalisées qui se sont liées à des cellules partenaires spécifiques de manière prévisible pour former des ensembles multicellulaires complexes.
Nous avons pu concevoir des cellules d’une manière qui nous permet de contrôler avec quelles cellules elles interagissent, ainsi que de contrôler la nature de cette interaction. Cela ouvre la porte à la construction de nouvelles structures comme les tissus et les organes. »
Wendell Lim, PhD, auteur principal, professeur émérite Byers de pharmacologie cellulaire et moléculaire et directeur du Cell Design Institute de l’UCSF
Régénérer les connexions entre les cellules
Les tissus corporels et les organes commencent à se former in utero et continuent à se développer pendant l’enfance. À l’âge adulte, de nombreuses instructions moléculaires qui guident ces processus génératifs ont disparu et certains tissus, comme les nerfs, ne peuvent pas guérir d’une blessure ou d’une maladie.
Lim espère surmonter cela en concevant des cellules adultes pour établir de nouvelles connexions. Mais cela nécessite une capacité à concevoir avec précision la façon dont les cellules interagissent les unes avec les autres.
« Les propriétés d’un tissu, comme votre peau par exemple, sont déterminées en grande partie par la façon dont les différentes cellules y sont organisées », a déclaré Adam Stevens, PhD, boursier Hartz au Cell Design Institute et premier auteur de l’article. . « Nous concevons des moyens de contrôler cette organisation des cellules, qui est essentielle pour pouvoir synthétiser des tissus avec les propriétés que nous voulons qu’ils aient. »
Une grande partie de ce qui rend un tissu donné distinct est la façon dont ses cellules sont liées les unes aux autres. Dans un organe solide, comme un poumon ou un foie, de nombreuses cellules seront liées assez étroitement. Mais dans le système immunitaire, des liaisons plus faibles permettent aux cellules de circuler dans les vaisseaux sanguins ou de ramper entre les cellules étroitement liées de la peau ou des tissus organiques pour atteindre un agent pathogène ou une plaie.
Pour diriger cette qualité de liaison cellulaire, les chercheurs ont conçu leurs molécules d’adhésion en deux parties. Une partie de la molécule agit comme un récepteur à l’extérieur de la cellule et détermine avec quelles autres cellules elle interagira. Une deuxième partie, à l’intérieur de la cellule, règle la force du lien qui se forme. Les deux parties peuvent être mélangées et appariées de manière modulaire, créant ainsi un réseau de cellules personnalisées qui se lient de différentes manières à travers le spectre des types de cellules.
Le code sous-jacent à l’assemblage cellulaire
Stevens a déclaré que ces découvertes ont également d’autres applications. Par exemple, les chercheurs pourraient concevoir des tissus pour modéliser des états pathologiques, afin de faciliter leur étude dans les tissus humains.
L’adhésion cellulaire a été un développement clé dans l’évolution des animaux et d’autres organismes multicellulaires, et les molécules d’adhésion personnalisées peuvent offrir une compréhension plus approfondie de la façon dont le chemin des organismes uniques aux organismes multicellulaires a commencé.
« C’est très excitant que nous en comprenions maintenant beaucoup plus sur la façon dont l’évolution a pu commencer à construire des corps », a-t-il déclaré. « Notre travail révèle un code d’adhésion moléculaire flexible qui détermine quelles cellules vont interagir et de quelle manière. Maintenant que nous commençons à le comprendre, nous pouvons exploiter ce code pour diriger la façon dont les cellules s’assemblent dans les tissus et les organes. Ces outils pourraient être vraiment transformateur. »
