Dans une étude récente publiée dans Avancées scientifiques, une équipe de recherche dirigée par les Profs. Dai Jianwu et Zhao Yannan de l’Institut de génétique et de biologie du développement (IGDB) de l’Académie chinoise des sciences ont démontré une stratégie de conjugaison covalente entre les biomatériaux et les cellules pour construire un tissu semblable à la moelle épinière avec une fonction de guidage de médicament pour les lésions de la moelle épinière (SCI ) réparation.
La réparation d’une lésion médullaire est l’un des problèmes médicaux les plus difficiles au monde. Les implants artificiels de type moelle épinière basés sur des cellules souches et des biomatériaux fournissent une nouvelle méthode pour améliorer les résultats thérapeutiques des lésions médullaires. L’adhérence des cellules souches aux échafaudages peut être régulée par la rigidité, la structure topologique de surface et la porosité de l’échafaudage, ainsi que par la modification du ligand intégrine ou des molécules d’adhésion basées sur des interactions non covalentes.
Cependant, la réversibilité dynamique de l’adhérence non covalente peut être défavorable à la rétention cellulaire dans des environnements compliqués après SCI.
Contrairement aux interactions non covalentes, les interactions covalentes forment des liaisons plus fortes qui maintiennent les atomes ensemble en partageant des électrons. Cependant, on ne sait toujours pas si la conjugaison covalente entre les biomatériaux et les cellules souches peut être utilisée pour l’ingénierie tissulaire.
Dans cette étude, les chercheurs ont d’abord marqué métaboliquement les cellules progénitrices neurales humaines (NPC) avec Ac4ManNAz et modifié l’échafaudage de collagène NeuroRegen avec des groupes dibenzocyclooctyne (DBCO) pour créer une interaction covalente entre les biomatériaux et les cellules.
Selon les chercheurs, la conjugaison covalente a considérablement prolongé la rétention des cellules sur les échafaudages, incité les cellules à se propager le long de la direction des fibres et favorisé la différenciation cellulaire.
Ils ont ensuite assemblé l’échafaudage NeuroRegen contenant des PNJ dans un conduit de collagène contenant des astrocytes humains marqués au N3 pour former une greffe artificielle de type moelle épinière.
Sur la base de la reconnaissance covalente entre les astrocytes N3 et les nanoparticules modifiées par DBCO, ils ont délivré un agent neuroprotecteur, Edaravone, pour atténuer le stress oxydatif après l’implantation dans les sites SCI. Ils ont découvert que l’implantation d’une greffe artificielle de type moelle épinière favorisait de manière significative la survie cellulaire, la régénération neurale, l’angiogenèse et la récupération de la fonction de locomotion chez les rats après une SCI.
Les chercheurs se consacrent à la recherche sur la réparation des lésions médullaires depuis plus de 20 ans. L’échafaudage NeuroRegen qu’ils ont développé a été efficace dans des essais cliniques impliquant plus de 100 patients. Pour améliorer encore l’effet thérapeutique, ils mènent un projet d’ingénierie tissulaire de la moelle épinière basé sur l’échafaudage NeuroRegen.
Afin de sélectionner des cellules de semence appropriées pour l’ingénierie tissulaire de la moelle épinière, ils ont comparé des cellules souches neurales de différentes origines tissulaires et ont établi une méthode de culture pour les cellules souches neurales de qualité clinique et les astrocytes dérivés du tissu de la moelle épinière humaine.
Grâce à leurs autres recherches et à la présente étude, ils s’efforcent de construire des tissus ressemblant à la moelle épinière humaine qui peuvent être utilisés pour le traitement des lésions médullaires humaines.
Plus d’information:
Weiyuan Liu et al, Ingénierie tissulaire de la moelle épinière via une interaction covalente entre les biomatériaux et les cellules, Avancées scientifiques (2023). DOI : 10.1126/sciadv.ade8829