La fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) est une maladie mortelle et évoluant rapidement sans remède.
La maladie implique des interactions anormales entre les cellules pulmonaires, y compris les fibroblastes, et leur environnement. Pour cette raison, les modèles de culture cellulaire 2D standard utilisés pour le criblage de médicaments ont tendance à être peu performants lors de la prédiction de la réponse aux thérapies potentielles.
Au milieu de la pandémie de COVID-19 et de l’augmentation des niveaux de pollution de l’air, l’incidence de la FPI devrait augmenter, augmentant de toute urgence le besoin de systèmes modèles solides.
Dans APL Bioengineering, d’AIP Publishing, des chercheurs de l’Université du Minnesota-Twin Cities et de la Mayo Clinic à Rochester, Minnesota, décrivent une plate-forme de culture cellulaire 3D qui permet d’étudier les fibroblastes pulmonaires et leur microenvironnement. La plate-forme permet de mesurer les comportements cellulaires et les changements du microenvironnement impliqués dans la progression de la maladie de la FPI, et la taille et la simplicité de la plate-forme la rendent adaptée à une utilisation dans les protocoles de dépistage de médicaments à haut débit.
La FPI est une maladie horrible qui a un impact drastique sur la vie d’un patient et le fait éventuellement mourir par manque d’oxygène. Il est vraiment important de disposer d’outils et de modèles de laboratoire qui créent et contrôlent le microenvironnement dans lequel les cellules se trouvent, car cela peut être la clé de l’identification préclinique des traitements possibles. »
Katherine Cummins, co-auteur
Contrairement aux modèles IPF de rongeurs qui n’imitent pas la maladie évolutive et à d’autres systèmes de culture cellulaire dépourvus du microenvironnement environnant, leur plate-forme de microtissus permet l’étude des fibroblastes au sein d’une matrice extracellulaire (ECM). Les changements dans l’ECM sont une caractéristique de l’IPF, de sorte que le système permet des sorties fonctionnelles plus pertinentes. De plus, sa simplicité et son adaptabilité le rendent facile à utiliser.
« De nombreuses plates-formes organoïdes et de laboratoire sur puce peuvent être difficiles à utiliser », a déclaré le co-auteur David Wood. « Ce qui est passionnant, c’est que ce système est très simple d’utilisation. Nous l’avons déjà diffusé à deux autres laboratoires qui l’utilisent de manière totalement indépendante de nous. »
La validation du fonctionnement du système s’est principalement concentrée sur le remodelage de l’ECM (c’est-à-dire les changements induits par les cellules dans le microenvironnement) et la contractilité cellulaire, qui augmente dans les fibroblastes activés et malades.
De multiples tests pour chacune de ces deux fonctions ont démontré que le système quantifie de manière robuste les aspects clés de la fibrose. Ces résultats ont également été reproduits à l’aide de cellules données par des patients, indiquant que le système pourrait être utilisé pour une médecine personnalisée.
De plus, la polyvalence du système lui permet d’être utilisé avec différents types de cellules et d’autres composants de la matrice, de sorte qu’il pourrait être adapté pour être utilisé dans l’étude d’autres maladies où les interactions cellule-microenvironnement contribuent à la maladie. L’équipe de recherche a déjà utilisé le système pour étudier la toxicité hépatique et prévoit qu’il pourrait être utilisé dans plusieurs systèmes d’organes solides, y compris dans l’étude de la progression du cancer et des métastases.
