Une étude dirigée par le professeur Qiuyu Zhang (Northwestern Polytechnical University), le professeur Ki-Bum Lee (Rutgers University) et le professeur Liang Kong (School of Stomatology, The Fourth Military Medical University) a établi un hybride inorganique injectable (IHI) assemblage de cellules souches à base de nanoéchafaudage et l’a appliqué à la régénération de défauts cartilagineux de taille critique.
Les lésions du cartilage sont souvent dévastatrices et la plupart d’entre elles sont incurables en raison de la capacité de régénération intrinsèquement faible des tissus cartilagineux. L’essor des systèmes de culture de cellules souches 3D a conduit à des percées dans la biologie du développement, la modélisation des maladies et la médecine régénérative. Par exemple, les cellules souches, une fois transplantées avec succès, pourraient initialement sécréter des facteurs trophiques pour réduire l’inflammation aux sites de lésions du cartilage, puis se différencier en cellules cartilagineuses (par exemple, les chondrocytes) pour une restauration fonctionnelle.
Néanmoins, il reste des obstacles critiques à surmonter avant que le potentiel thérapeutique des thérapies à base de cellules souches puisse être réalisé. Le contrôle limité de la différenciation chondrogénique des cellules souches in vivo a souvent entraîné des résultats de régénération compromis. De plus, en raison de la prévalence du stress oxydatif et de l’inflammation dans le microenvironnement des sites de blessure, les cellules souches subissent fréquemment une apoptose après injection.
Pour relever ces défis, les chercheurs ont démontré le développement d’un système d’assemblage de cellules souches à base de nanoéchafaudage 3D IHI pour la culture et l’implantation avancées de cellules souches 3D. Le nanoéchafaudage 3D-IHI assemble rapidement des cellules souches dans des constructions tissulaires injectables grâce à des interactions cellule-cellule et cellule-matrice 3D personnalisées, délivre de manière profonde et homogène des protéines chondrogéniques dans les systèmes de culture 3D assemblés et induit de manière contrôlée la chondrogenèse par des effets nanotopographiques.
Une fois implanté in vivo dans un modèle de lésion du cartilage de lapin, le nanoéchafaudage 3D-IHI module efficacement le microenvironnement dynamique après une lésion du cartilage grâce à l’intégration des signaux régénératifs susmentionnés, et élimine simultanément les espèces réactives de l’oxygène à l’aide d’une composition à base de dioxyde de manganèse. De cette manière, une réparation accélérée des défauts du cartilage avec une reconstruction tissulaire rapide et une récupération fonctionnelle est réalisée à la fois à court et à long terme. Compte tenu de l’excellente polyvalence et des résultats thérapeutiques de la régénération du cartilage à base de nanoéchafaudage 3D-IHI, il peut fournir des moyens prometteurs pour faire progresser une variété d’applications d’ingénierie tissulaire.
La recherche a été publiée dans Examen scientifique national.
Shenqiang Wang et al, Nanoéchafaudage inorganique hybride injectable comme modèle d’assemblage rapide de cellules souches pour la réparation du cartilage, Examen scientifique national (2022). DOI : 10.1093/nsr/nwac037