Une étude récente a introduit une nouvelle méthode pour délivrer des particules dans les cellules souches, qui sont notoirement difficiles à pénétrer. Cette découverte facilitera l’orientation et l’amélioration des processus impliqués dans la médecine régénérative.
La médecine régénérative tire parti du fait que les cellules souches de notre corps peuvent se transformer en de nombreux autres types de cellules qui sont vitales pour la régénération des tissus et des organes, tels que les cellules cardiaques ou nerveuses.
Chaque type de cellule a des propriétés et des fonctions spécialisées, donc exploiter le potentiel de développement des cellules souches signifie que la médecine régénérative offre certains des traitements les plus prometteurs pour de nombreuses maladies.
Pour contrôler le type de cellule dans lequel les cellules souches se transforment, les scientifiques doivent reprogrammer les gènes des cellules en insérant des informations génétiques dans le noyau de la cellule souche, car un opérateur ajusterait les voies ferrées pour changer la direction d’un train.
Cependant, les cellules souches ont une protection robuste pour empêcher quoi que ce soit d’entrer, comme notre peau, donc la manipulation de la différenciation des cellules souches a été problématique.
Les chercheurs ont travaillé pour surmonter cela en utilisant des cellules souches de rat et ont créé un moyen de contourner la barrière protectrice des cellules.
Notre nouvelle méthode signifie que nous pouvons fournir des informations génétiques aux cellules souches plus rapidement et plus efficacement et contrôler le type de cellule qu’elles deviennent. »
Dr Gang Ruan, de l’Université Xi’an Jiaotong-Liverpool (XJTLU), Chine, et auteur correspondant
Le Dr Xiaowei Wen, également de XJTLU et auteur correspondant, ajoute : « Être capable de contrôler la différenciation cellulaire avec cette nouvelle méthode signifie que nous pouvons améliorer l’efficacité de la thérapie par cellules souches car nous pouvons mieux contrôler ce en quoi les cellules se transforment. Cela signifie moins de cellules. seront gaspillés et nous aurons besoin de moins de cellules dans l’ensemble pour aider à régénérer ou réparer les tissus et organes endommagés.
« Ceci, à son tour, réduit les coûts et augmente la qualité de vie du patient, car les cellules souches peuvent être utilisées plutôt que les organes de donneurs dont l’approvisionnement est limité. »
Solutions d’échafaudage
Le Dr Wen explique pourquoi la nouvelle technologie est nécessaire pour tirer parti des propriétés uniques des cellules souches.
« À mesure que nous vieillissons, le nombre de cellules souches dans notre corps diminue considérablement. Ainsi, pour exploiter leur potentiel de régénération des tissus cellulaires et des organes endommagés, nous devons les implanter dans le corps.
« Malheureusement, les cellules souches introduites meurent généralement en une semaine environ une fois qu’elles sont dans le corps, mais peuvent prendre environ quatre semaines pour se différencier en d’autres types de cellules.
« Ainsi, dans notre laboratoire, nous cultivons des cellules souches à l’extérieur du corps. Ensuite, en utilisant notre nouvelle méthode, nous pouvons insérer des informations génétiques spécifiques dans les cellules à l’aide de nanoparticules pour les faire se transformer en un type particulier de cellule.
« Une fois que les cellules se sont différenciées dans le type de cellule cible, nous les plaçons dans la zone du corps où se trouvent les tissus endommagés afin qu’elles puissent aider à les restaurer. »
Dans une étude précédente, l’équipe a identifié le goulot d’étranglement dans le processus de livraison des nanoparticules aux cellules souches. Ils ont montré que les nanoparticules étaient piégées dans des vésicules en forme de bulles qui les empêchaient de pénétrer dans la cellule souche, mais la raison n’était pas claire.
Barrières franchies
Pour comprendre comment surmonter les difficultés posées par la barrière des cellules souches, l’équipe de chercheurs a étudié des moyens d’améliorer le mouvement des nanoparticules à travers les membranes cellulaires, qui pourraient transporter des informations génétiques qui dirigeraient la transformation d’une cellule souche vers son nouveau type de cellule. .
« Nous avons essayé de nombreuses méthodes qui ont fonctionné dans d’autres types de cellules, et nous avons constaté que la plupart d’entre elles échouaient lamentablement, même celles pour lesquelles nous avions de grands espoirs », explique le Dr Ruan.
« Finalement, nous avons découvert que le revêtement des nanoparticules dans un type de polymère les aidait à pénétrer dans les cellules souches.
« Les nanoparticules enrobées évitaient d’être piégées dans des vésicules, contrairement à celles non enrobées. En fait, elles semblaient contourner complètement les vésicules et pénétrer plus directement dans la cellule.
« Ce n’était en fait pas une méthode dont nous nous attendions à ce qu’elle réussisse. »
On ne sait pas encore pourquoi le revêtement fonctionne, mais la découverte contribuera à rendre plus efficace la fourniture d’informations génétiques aux cellules souches afin qu’il soit plus facile de contrôler quelles cellules elles deviennent.
Cependant, l’équipe reconnaît qu’il y a un long chemin à parcourir avant que cette méthode puisse être utilisée en clinique.
Le Dr Ruan déclare : « Non seulement devons-nous optimiser davantage l’administration dans les cellules, mais nous devons également contrôler avec précision quand cela se produit.
« Mais c’est un grand pas dans la bonne direction. »
Découvrir par la destruction
Bien que la découverte qu’il était plus facile pour les nanoparticules enrobées de passer dans les cellules souches ait aidé à résoudre le problème de livraison, la question fondamentale de savoir pourquoi les cellules souches sont si difficiles à pénétrer demeure.
L’équipe a donc examiné la barrière entourant les cellules souches, la membrane cellulaire, pour voir quelles caractéristiques leur conféraient ces propriétés uniques.
Ils ont prélevé des échantillons de cellules souches de six rats et ont utilisé un appareil appelé sonicateur, comme une mini perceuse pneumatique, pour briser les cellules, puis ont mesuré la quantité de dommages.
Ils ont découvert que les membranes des cellules souches étaient plus difficiles à rompre que d’autres types de cellules dans lesquelles il est plus facile de transférer des informations génétiques.
« Les membranes des cellules souches semblaient plus robustes que les autres types de cellules lorsqu’elles étaient soniquées. Les résultats préliminaires de l’étude montrent également que les cellules souches contiennent plus de cholestérol dans leurs membranes cellulaires », explique le Dr Ruan.
« Ce cholestérol supplémentaire rend la membrane plus rigide, similaire aux problèmes causés par le cholestérol dans nos vaisseaux sanguins. C’est peut-être pourquoi il est si difficile pour les nanoparticules de traverser la membrane des cellules souches, bien que beaucoup plus de recherches soient nécessaires pour le confirmer. . »
Bien que les résultats soient préliminaires, cette compréhension des propriétés des cellules souches contribuera davantage au développement de l’administration de cellules souches à l’aide de nanoparticules enrobées et à l’optimisation des futures thérapies régénératives.
