par Lisa M. Krieger
Quelques instants après avoir été retirée de l’assistance respiratoire, une femme anonyme de la région de la baie a offert le plus abondant des cadeaux : 17 tissus et organes différents.
Certains ont été transplantés chez des étrangers dans le besoin, mais beaucoup d’autres ont été précipités dans une mission unique. Ils ont été donnés pour la recherche, contribuant à un tout premier « atlas cellulaire » détaillé, un guide de référence des types de cellules et des comportements qui transformeront notre compréhension de la santé et de la maladie.
Elle était l’un des 15 donateurs californiens différents du projet Tabula Sapiens, une équipe de dizaines de chirurgiens, de scientifiques et de coordonnateurs de la récupération des tissus dirigée par le CZ Biohub de San Francisco en collaboration avec Donor Network West, Stanford, UC San Francisco et UC Berkeley.
Pour les familles en deuil, « dire » oui « à la recherche est une source de fierté », a déclaré le Dr Ahmad Salehi, directeur de la recherche pour Donor Network West, l’organisme d’approvisionnement en organes désigné par le gouvernement fédéral pour le nord de la Californie et le nord du Nevada.
Le projet fait partie d’un effort international ambitieux de plus de 2 300 experts de 83 pays, dont les géants du Broad Institute du MIT, de Harvard et du Sanger Institute de Grande-Bretagne, pour construire un immense atlas des cellules humaines. Son objectif est de cartographier tous les types de cellules du corps humain. Ses découvertes, qui ont été placées dans une base de données en ligne que tout scientifique peut utiliser, ont été publiées jeudi dans la revue Science.
Les donneurs, âgés de 22 à 69 ans, sont décédés subitement, généralement d’un accident vasculaire cérébral, d’une crise cardiaque ou d’un traumatisme crânien. Cela signifie que leurs cellules étaient des candidats sains et normaux, parfaits pour le projet. Ils répondaient également à d’autres critères stricts.
Près d’un demi-million de leurs cellules – 400 types différents répartis sur 24 organes – ont été identifiées, séquencées génétiquement et enregistrées dans la base de données Tabula Sapiens.
« La qualité et l’étendue de ces données sont sans précédent », a déclaré Stephen Quake, président du CZ Biohub Network et professeur de bio-ingénierie et de physique appliquée à Stanford. Le projet « permettra aux scientifiques de poser et de répondre à des questions sur la santé et les maladies humaines fondamentales qu’ils n’ont jamais pu aborder auparavant ».
Les scientifiques ont encore une compréhension limitée de la façon dont les cellules forment des tissus et des organes distincts et de la façon dont elles interagissent les unes avec les autres.
Jusqu’à présent, ils se sont principalement concentrés sur l’étude des cellules dans des organes et des tissus individuels, ou des cellules prélevées sur différentes personnes. Il est donc difficile d’effectuer une comparaison, car les gens varient en termes de patrimoine génétique, d’âge et d’exposition environnementale. Et les scientifiques utilisent souvent de vieux tissus congelés, dont les cellules se sont dégradées.
Une étude cellule par cellule des tissus et des organes d’une seule personne résout ce problème. Il révèle des différences spécifiques aux organes entre les types de cellules. Et parce que la mort est récente, les intérieurs fragiles des cellules sont intacts.
Les scientifiques se demandent depuis longtemps comment des cellules identiques, telles que les cellules musculaires, peuvent avoir des fonctions différentes. L’un pourrait être une cellule musculaire pour le cœur, l’aidant à pomper le sang. Un autre pourrait tapisser l’intestin ou vous aider à courir.
Ils savent maintenant que même si toutes les cellules du corps sont génétiquement identiques (elles contiennent les mêmes 25 000 gènes), chaque type de cellule fait un usage différent de ce génome. En n’exprimant qu’un sous-ensemble de tous les gènes possibles, la cellule mûrit en un type spécifique, avec une tâche spécifique.
« Les gens pensent souvent que le génome est le modèle de l’organisme, mais ce n’est pas vraiment correct », a déclaré Quake. « Le génome est plus une liste de pièces, car chaque type de cellule utilise un ensemble différent de pièces. »
« Ce que nous avons pu faire ici, c’est aider à interpréter comment les différentes parties du génome sont utilisées pour définir différents types de cellules », a-t-il déclaré.
Le projet Tabula Sapiens pourrait également aider à révéler comment les cellules changent lorsqu’elles tombent malades.
Par exemple, a déclaré Salehi, vous pouvez comparer une cellule hépatique saine à une cellule hépatique grasse « et demander : ‘Quelque chose s’est-il passé, au niveau moléculaire ?’ «
Le projet est rendu possible grâce à la générosité des donneurs d’organes et à la rapidité des scientifiques. Il est toujours en cours, à la recherche de donateurs potentiels.
La liste actuelle des donateurs est diversifiée, offrant un aperçu représentatif des nombreuses lignées génétiques américaines. Il y avait une femme noire de 38 ans atteinte de lupus décédée d’un accident vasculaire cérébral, une femme blanche de 69 ans atteinte de schizophrénie décédée d’une lésion cérébrale, un homme latino de 56 ans souffrant d’asthme sévère décédé d’une insuffisance respiratoire , et un jeune homme asiatique de 42 ans décédé d’une crise cardiaque.
Tous étaient des Californiens, principalement de la Bay Area. Cela a permis d’expédier rapidement leurs précieuses cellules vers nos laboratoires de recherche universitaires à proximité.
Le processus, répété à plusieurs reprises, était une danse de perfection logistique, a déclaré Salehi.
Dans les dons d’organes traditionnels, il y a une fenêtre de plusieurs heures pour que les tissus soient enlevés chirurgicalement après un décès. Ensuite, une fois placé en chambre froide, il peut rester viable encore plus longtemps.
Mais les dons via le projet Tabula Sapiens doivent être plus rapides et plus efficaces, car les molécules d’ARN impliquées dans l’expression des gènes cellulaires se dégradent presque immédiatement.
La chirurgie a généralement lieu à minuit, lorsque la salle d’opération est vide. Le donneur, déjà en état de mort cérébrale, est retiré du respirateur. La famille a fait ses adieux.
Dès qu’un groupe de chirurgiens prélève des tissus pour la transplantation, un autre groupe de chirurgiens arrive pour extraire d’autres tissus à des fins de recherche. Chacun est un expert dans son domaine, avec les compétences nécessaires pour retirer des tissus inhabituels tels que la glande salivaire, la moelle osseuse ou des parties du système vasculaire.
Immédiatement, les mouchoirs sont triplement emballés, mis en boîte, glacés, remis aux coursiers et expédiés à la hâte.
Pendant ce temps, des scientifiques de plus d’une douzaine de laboratoires différents de la région de la baie sont prêts et attendent. Passant des nuits blanches, ces équipes traitent rapidement les spécimens. Plus tard, ils séquenceront génétiquement et caractériseront les cellules à l’aide d’un logiciel personnalisé.
Les dons d’organes peuvent sauver des vies à court terme, offrant des cœurs, des poumons et d’autres tissus aux personnes désespérément malades, a déclaré Salehi.
« Mais ils peuvent aussi sauver des vies à long terme », a-t-il déclaré. En contribuant à la recherche, « les familles pensent : ‘Je peux faire quelque chose ce soir qui, peut-être dans cinq à 10 ans, fera une différence.' »
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