Dans une étude récente publiée dans Biotechnologie naturelledes chercheurs ont bio-conçu du tissu cornéen pour une restauration de la vision peu invasive.
Une mauvaise fonction de réfraction et une perte de transparence cornéenne sont les principales causes de cécité dans le monde. Bien que traitable par greffe de cornée, on estime que 12,7 millions de personnes attendent des donneurs, avec une cornée disponible pour 70 nécessaires. La plupart des gens n’ont pas accès à la greffe de cornée en raison du manque d’infrastructures. En tant que tel, les efforts de recherche se sont concentrés sur la bio-ingénierie du tissu cornéen pour la transplantation.
Le kératocône, une maladie caractérisée par un amincissement du stroma, reste la principale indication de greffe de cornée dans de nombreuses régions, dont l’Australie et l’Europe. Le kératocône est progressif et son étiologie complexe est mal connue. Aux stades avancés du kératocône, une greffe est nécessaire pour prévenir la cécité en réalisant une kératoplastie lamellaire antérieure profonde (DALK) ou une kératoplastie pénétrante (PK).
Cependant, ces techniques sont sujettes au risque de rejet de greffe, au nombre limité de donneurs, aux complications postopératoires, au risque de néovascularisation et d’infection de la cornée, et à la nécessité d’une immunosuppression et d’un suivi à long terme. Bien que plusieurs techniques moins invasives aient été introduites pour répondre (partiellement) à ces préoccupations, elles sont encore en cours de développement et dépendent de la disponibilité des donneurs et de l’infrastructure des banques de tissus.
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont conçu par bio-ingénierie un implant acellulaire comme substitut du stroma cornéen humain en utilisant du collagène de qualité médicale provenant de peau de porc et ont décrit une chirurgie mini-invasive pour son implantation. Étant donné que le collagène pur est mou et sujet à la dégradation, le collagène a été soumis à une réticulation chimique et photochimique pour générer un hydrogel transparent appelé la construction porcine issue de la bio-ingénierie, à double réticulation (BPCDX).
Le BPCDX a été fabriqué à partir de collagène porcin de type I dans des conditions et protocoles conformes aux bonnes pratiques de fabrication (BPF). Aucun matériau ou cellule biologique viable n’était présent dans le BPCDX. Les agents de réticulation ont été rincés pendant la fabrication pour créer un hydrogel naturel et transparent. Le BPCDX avait une transmission de la lumière visible comparable à celle de la cornée humaine, avec des propriétés mécaniques améliorées par rapport aux constructions précédemment issues de la bio-ingénierie.
La dégradation du BPCDX, de la cornée humaine et du BPC à simple réticulation a été testée par la collagénase. Une dégradation de 50 % a nécessité 18 heures pour le BPC, 24 heures pour le BPCDX et 45 heures pour les tissus humains. La biocompatibilité du BPCDX a été évaluée en ensemençant des cellules épithéliales cornéennes humaines sur la surface du BPCDX. Seize jours plus tard, des cellules adhérentes vivantes avec une morphologie normale ont été détectées sur la surface du BPCDX à une densité plus élevée que les témoins, ce qui indique une biocompatibilité.
Un laboratoire indépendant certifié bonnes pratiques de laboratoire (BPL) a testé la sécurité biologique du BPCDX. Le BPCDX était non irritant, non toxique, non cytotoxique, apyrogène, non génotoxique, non sensibilisant et bien toléré. La stabilité de la durée de conservation en temps réel a été testée en stockant le BPCDX pendant 24 mois à 7 ° C, et la stabilité accélérée de la durée de conservation a été évaluée en incubant le BPCDX à 28 ° C pendant six mois.
L’examen de stabilité en temps réel a révélé qu’après 24 mois, le BPCDX maintenait une résistance enzymatique, une transparence, une teneur en eau et des propriétés mécaniques comparables aux témoins non vieillis, indiquant un minimum de deux ans de stabilité de durée de conservation.
Les auteurs n’ont observé aucune infection postopératoire, abcès de plaie ou complications liées à la suture chez les rats Wistar après implantation sous-cutanée de BPCDX sous le flanc dorsal. Ensuite, 10 miniporcs de Gottingen ont subi une kératoplastie intrastromale au laser femtoseconde (FLISK) pour éliminer le tissu stromal natif (250 μm d’épaisseur et 7 mm de diamètre) dans un œil, reproduisant un mince stroma cornéen comme dans le kératocône.
Par la suite, le tissu natif retiré a été remplacé dans cinq mini-porcs (contrôles d’auto-greffe) et BPCDX (280 μm d’épaisseur et 7 mm de large) a été inséré dans les mini-porcs restants. Six mois plus tard, la cornée centrale de l’œil était transparente chez quatre témoins d’autogreffe et chez tous les receveurs de BPCDX. L’épaisseur cornéenne centrale était de 657 μm en préopératoire et de 650 μm en postopératoire avec BPCDX.
La microscopie et la tomographie par cohérence optique ont indiqué un amincissement partiel et une transparence inférieure dans la région de la coupe d’accès avec des sutures chez les témoins et les receveurs de BPCDX. En raison de l’amincissement partiel et du voile dû à la suture de la coupe d’accès chez les miniporcs, l’équipe a utilisé une mise en œuvre FLISK sans suture avec des coupes d’accès plus petites chez les sujets humains dans une étude pilote pour minimiser les complications.
Chez les humains atteints de kératocône avancé sans cicatrice, le tissu cornéen natif n’a pas été retiré. Seul BPCDX a été introduit, ce qui a simplifié la chirurgie en une seule coupe lamellaire et une coupe d’accès. Des approbations éthiques ont été obtenues en Inde et en Iran pour mener l’étude pilote d’implantation de BPCDX. BPCDX a été implanté dans une poche intrastromale disséquée au laser chez 20 sujets sans enlever le tissu natif.
La biomicroscopie à la lampe à fente, la pachymétrie OCT et l’OCT à domaine de Fourier (FD-OCT) ont confirmé le placement de BPCDX. Une médication de huit semaines a été suivie en postopératoire. Aucune complication peropératoire n’a été notée. La luxation/extrusion de BPCDX et l’amincissement/cicatrisation dans la région de la coupe d’accès n’ont pas été observés.
Deux ans après l’opération, la transparence cornéenne était au plus haut niveau (4+) chez tous les sujets, sans vascularisation, inflammation, rejet ou autres événements indésirables. Dans la cohorte indienne, l’équipe a trouvé un trouble transitoire chez cinq sujets au cours de la première semaine postopératoire, diminuant le degré de transparence à 3+. La transparence est passée à 4+ après la première semaine de suivi postopératoire et s’est stabilisée.
L’imagerie OCT a révélé une diffusion de lumière similaire dans la cornée native et le BPCDX. La pression intraoculaire, mesurée chez des sujets indiens, a légèrement augmenté, ne nécessitant aucune médication. L’épaisseur centrale de la cornée a augmenté de plusieurs centaines de microns chez tous les sujets et s’est maintenue après deux ans. Tous les sujets qui étaient intolérants aux lentilles de contact avant l’opération ont toléré les lentilles de contact pendant une période prolongée après 24 mois.
Onze sujets de la cohorte iranienne et tous les sujets indiens ont eu des gains substantiels d’acuité visuelle. L’acuité finale corrigée était de 20/58 pour les sujets de la cohorte iranienne et d’un remarquable 20/26 pour ceux de la cohorte indienne. Sur les 14 sujets légalement aveugles avant l’opération, aucun n’était aveugle de l’œil opéré après l’opération.
conclusion
En résumé, les chercheurs ont démontré que l’implantation intrastromale de BPCDX acellulaire était sûre et faisable pour inverser l’épaississement/déformation pathologique de la cornée aux stades avancés du kératocône. Les gains visuels observés dans l’étude étaient équivalents aux résultats historiques des chirurgies standard de transplantation cornéenne pénétrante.
Les résultats suggèrent que l’acuité finale après l’implantation de BPCDX pourrait dépasser les résultats PK ou DALK ; cependant, d’autres études cliniques sont nécessaires pour tester cette affirmation. Dans l’ensemble, les résultats d’innocuité et d’efficacité et le potentiel de bénéfices par rapport au risque d’effets indésirables sont prometteurs et encouragent la nécessité de nouvelles études contrôlées randomisées.
