Les cellules souches humaines ont été considérées comme l'une des sources cellulaires prometteuses pour la thérapie de régénération cardiaque. Mais leur utilisation clinique est entravée en raison des mauvaises performances après la transplantation dans des cœurs défaillants. Récemment, un biologiste des cellules souches de la City University of Hong Kong (CityU), en collaboration avec ses collaborateurs, a mis au point une nouvelle stratégie, appelée amorçage in vivo, pour «former» les cellules souches à rester fortes après leur implantation dans le cœur endommagé via la 3D. -imprimé semblable à un bandage. Les résultats positifs de l'étude montrent qu'une stratégie d'amorçage in vivo peut être un moyen efficace pour améliorer la réparation cardiaque.
Le Dr Ban Kiwon, professeur adjoint au Département des sciences biomédicales de CityU, a collaboré avec un cardiologue et des experts en impression 3D de Corée du Sud pour réaliser cette percée. Leurs résultats ont été publiés dans le dernier numéro de la revue scientifique Avancées scientifiques, intitulé « L'amorçage in vivo des cellules souches mésenchymateuses humaines avec des cellules souches mésenchymateuses conçues par le facteur de croissance des hépatocytes favorise le potentiel thérapeutique pour la réparation cardiaque ».
L'environnement difficile dans les cœurs défaillants entrave la survie des cellules souches
L'une des approches proposées pour traiter l'infarctus du myocarde, communément appelée crise cardiaque, avec une thérapie de régénération consiste à injecter les cellules souches humaines directement dans les cœurs défaillants. En particulier, les cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSC) ont été considérées comme un agent compétitif pour des utilisations cliniques en raison de leur innocuité prouvée et de leurs effets paracrine significatifs favorisant la formation de nouveaux vaisseaux sanguins et inhibant la mort cellulaire. Cependant, « les résultats des essais cliniques sont décevants car le micro-environnement d'un cœur défaillant est très difficile à maintenir en vie pour les hMSC injectés », a déclaré le Dr Ban.
Par conséquent, les chercheurs ont exploré des moyens d'augmenter le taux de survie des hMSC dans les cœurs défaillants.
L'amorçage, ou préconditionnement, est une stratégie courante pour habiliter les cellules. Les cellules sont éduquées par le biais de certaines stimulations, et lorsqu'elles sont relocalisées dans des environnements difficiles, elles sont beaucoup plus fortes contre le mauvais état et elles sauront comment réagir en raison de leurs expériences antérieures. «
Dr Ban Kiwon, professeur adjoint au Département des sciences biomédicales de CityU
Classiquement, l'amorçage est effectué in vitro (en dehors d'un organisme vivant) avant que les cellules ne soient transplantées dans le cœur. « Mais les effets de l'amorçage effectué de cette manière ne durent généralement que deux ou trois jours. Pour prolonger la durée de l'effet d'amorçage, j'ai trouvé une idée d ' » amorçage in vivo « , ce qui signifie que les hMSC sont amorcées directement sur les cœurs défaillants « , a déclaré le Dr Ban.
Nouvelle stratégie: amorçage in vivo des hMSC
Pour prouver le concept, l'équipe de recherche a chargé deux types de MSC dans un patch imprimé en 3D sur mesure, à savoir les MSC dérivés de la moelle osseuse humaine et les MSC génétiquement modifiés qui contiennent une protéine de facteur de croissance des hépatocytes humains. Le facteur de croissance des hépatocytes (HGF) est impliqué dans de multiples activités biologiques, telles que la survie cellulaire, la formation de vaisseaux sanguins, les activités anti-fibrotiques, et est important dans la régénération des organes adultes et la cicatrisation des plaies.
Le patch, comme un bandage, a ensuite été implanté sur le dessus de la zone d'infarctus du cœur de rats induit par l'infarctus du myocarde. « Les MSC génétiquement modifiés peuvent sécréter en continu la protéine HGF humaine pour amorcer les hMSC dans le patch et les rendre » plus forts « », a déclaré le Dr Ban.
Au lieu d'injecter directement les cellules génétiquement modifiées dans le cœur, il a ajouté que l'encapsulation des cellules dans le patch pour les mettre à la surface du cœur peut aider à prévenir la mutation ou d'autres résultats indésirables. Et le patch est fabriqué par impression 3D d'hydrogel de matrice extracellulaire dérivé du cœur de porc, simulant le micro-environnement spécifique au tissu cardiaque.
Il a été constaté que les hMSC amorcés avaient un taux de survie plus élevé que ceux non amorcés dans les patchs attachés aux cœurs défaillants. Ces hMSC autorisés ont libéré de plus grandes quantités de facteurs paracrines bénéfiques pour réparer les tissus musculaires cardiaques endommagés et régénérer les vascularisations.
« Nous avons constaté que les cellules amorcées peuvent survivre même après 8 semaines dans le patch après implantation dans le cœur. En outre, il y a une amélioration significative de la fonction cardiaque ainsi que de la régénération des vaisseaux par rapport aux cellules non amorcées », a déclaré le Dr Ban.
Grande amélioration de l'effet d'amorçage
« Notre équipe est la toute première à réaliser l'amorçage dans les cœurs in vivo. Mais plus important encore, en montrant que l'amorçage in vivo des hMSC peut améliorer le potentiel thérapeutique pour la réparation cardiaque, nous espérons que notre étude peut apporter des implications significatives pour la thérapie par cellules souches associée dans futur « , a conclu le Dr Ban. Il a fallu plus de deux ans à l'équipe pour atteindre ces résultats remarquables. L'équipe explorera la possibilité de mener des expériences sur des animaux plus gros et même des essais cliniques, ainsi que de modifier la structure du patch.
Le Dr Ban, le Dr Jang Jinah de l'Université des sciences et technologies de Pohang, ainsi que le professeur Park Hun-Jun de l'Université catholique de Corée sont les principaux auteurs de l'article. M. Lee Sunghun, un étudiant au doctorat du Département des sciences biomédicales de CityU a également participé à cette recherche.
La source:
Université de la ville de Hong Kong
