Une équipe de recherche en Corée du Sud a développé avec succès une nouvelle technologie combinant des nanoparticules avec des cellules souches pour améliorer considérablement la régénération du tissu osseux en 3D. Cette avancée marque une avancée majeure dans le traitement des fractures et des blessures osseuses, ainsi que dans la médecine régénérative de nouvelle génération.
Le Dr Ki Young Kim et son équipe de l'Institut coréen de recherche en technologie chimique (KRICT), en collaboration avec le professeur Laura Ha de l'Université de Sunmoon, ont conçu un hybride nanoparticule-cellule souche, appelé nanobiohybride, en intégrant des nanoparticules de silice mésoporeuse (NP mSiO₂) avec des cellules souches mésenchymateuses dérivées de l'adipeux humain (hADMSC). Les cellules hybrides résultantes ont démontré une capacité ostéogénique (formation osseuse) nettement améliorée.
Les agrégats tridimensionnels de cellules souches tels que les sphéroïdes et les organoïdes sont utilisés depuis longtemps pour imiter les structures des organes et des tissus. Cependant, ils ont souffert de la mort des cellules centrales et d’une différenciation non uniforme en raison d’une mauvaise diffusion de l’oxygène et des nutriments, limitant leur utilisation pratique dans la régénération osseuse et l’évaluation des médicaments.
Pour surmonter ces défis, l’équipe de recherche a uniformément attaché des nanoparticules aux surfaces des cellules souches, permettant ainsi aux cellules de s’entrelacer et de former des amas sphériques stables. Les nanoparticules fonctionnent à la fois comme échafaudages structurels et comme stimulateurs ostéogéniques, libérant lentement des biomolécules favorisant la formation des os qui guident les cellules souches pour qu'elles se différencient uniformément en tissu osseux.
Les résultats expérimentaux ont révélé que les sphéroïdes nanobiohybrides présentaient une viabilité cellulaire plus élevée et une différenciation ostéogénique uniforme par rapport aux sphéroïdes conventionnels. Dans un modèle de défaut calvarial (crâne) de souris, les sphéroïdes nanobiohybrides implantés ont régénéré 36 % de la zone osseuse défectueuse en six semaines, atteignant une régénération osseuse environ 1,3 fois supérieure à celle des sphéroïdes constitués uniquement de cellules souches.
Bien que l’étude soit actuellement au stade préclinique chez l’animal, les chercheurs s’attendent à ce que cette plateforme puisse être développée davantage en greffes osseuses spécifiques à chaque patient après validation sur de grands modèles animaux et études cliniques.
Cette approche peut être étendue au-delà des os pour régénérer divers tissus tels que le cartilage et la peau. »
Dr Ki Young Kim, KRICT
Le président du KRICT, le Dr Young-Kuk Lee, a ajouté : « Nous espérons que notre technologie régénérative basée sur les cellules souches contribuera à améliorer les traitements des patients atteints de fractures osseuses dans une société vieillissante.
Cette recherche a été publiée dans la revue ACS Biomaterials Science & Engineering (Impact Factor : 5,5) en août 2025, avec le Dr Ki Young Kim comme auteur correspondant et le professeur Laura Ha comme première auteure.
