Des chercheurs en textile préparent des cellules souches pour devenir des tissus organiques
Date publiée:Près de 3 000 personnes sont mortes en attendant une greffe d’organe en 2022, selon le Réseau d’approvisionnement et de transplantation d’organes, et plus de 100 000 personnes restent sur la liste d’attente. Envisageant un avenir sans avoir besoin de donneurs d'organes, un chercheur de NC State jette les bases de la culture de cellules souches en tissus d'organes de remplacement.
Jessica M. Gluck, professeur adjoint de ingénierie textile, chimie et sciences dans le Collège Wilson des textiles, étudie les microenvironnements du corps humain. Ces microenvironnements favorisent la croissance et l’activité cellulaires et possèdent des propriétés physiques et mécaniques différentes selon l’endroit où ils se trouvent dans le corps.
Le laboratoire de Gluck expérimente des matériaux nanofibreux pour créer un échafaudage capable de transférer des cellules souches dans le corps. Les cellules prélevées sur un individu peuvent être essentiellement reprogrammées en cellules souches de type embryonnaire. Les cellules souches sont pluripotentes et peuvent donc se régénérer en n’importe quelle cellule du corps. Gluck et son équipe modifient les propriétés de l'échafaudage nanofibreux pour imiter certains microenvironnements, ce qui encourage les cellules souches à devenir un type spécifique de cellule ou à se développer en un tissu spécifique.
EN RAPPORT
Les recherches scientifiques fondamentales menées dans le laboratoire de Gluck renforceront les futures recherches appliquées axées sur la réparation et la croissance des organes : comprendre les nuances du développement cellulaire aidera les chercheurs à apprendre à prévenir les maladies et à créer de nouveaux tissus.
« Nous n'aurions pas besoin de donneurs d'organes ou de tissus. Les gens n’auraient pas à craindre que leur corps rejette les organes transplantés », a déclaré Gluck. « Nous sommes encore loin de cette réalité, mais je pense que dans les 20 prochaines années, nous commencerons à voir ce processus devenir plus réalisable en médecine personnalisée. »
En surface, les textiles ressemblent à des chaussettes et des serviettes. Lorsque vous regardez l'industrie dans son ensemble, vous regardez les produits fabriqués à partir de polymères, c'est-à-dire à peu près tout.
Gluck et son équipe expérimentent la création d'un échafaudage qui imite spécifiquement les microenvironnements du cœur et de la cornée. La recherche implique un mélange de textiles, de génie biomédical, de médecine et de génie mécanique. Gluck a travaillé aux côtés du Département de génie électrique et informatique et le Département commun de génie biomédical étudier les courants électriques dans les cellules cardiaques. Gluck fait également partie du Institut de médecine comparée, qui favorise la recherche interdisciplinaire et la découverte scientifique pour améliorer la santé humaine et animale. Une approche multidisciplinaire est essentielle au laboratoire. https://www.youtube.com/embed/Zqqt39k9njg?feature=oembed&enablejsapi=1Les cellules souches pluripotentes battent de manière synchrone de la même manière que les cellules cardiaques.
Suh Hee Cook, titulaire d'un doctorat. candidat dans le Programme de science des fibres et des polymères, avait étudié le génie biomédical avant de rejoindre le Wilson College of Textiles. Ils prévoyaient d'obtenir un doctorat. en génie biomédical avant d'apprendre que Gluck faisait des recherches sur les tissus cardiaques. Ils étudient désormais comment les cellules souches pluripotentes peuvent devenir des myocytes cardiaques.
"Nous sommes arrivés au point où les cellules souches battent comme des myocytes cardiaques, mais elles ne battent pas aussi fort ou aussi synchronisées qu'un véritable myocyte", a déclaré Cook. « Nous nous intéressons aux matériaux conducteurs, car un battement de cœur est un élément électrique. Pendant que nous fabriquons le matériau, nous voulons voir comment les cellules y réagissent et si elles battent mieux. au concours de thèse de trois minutes de NC State.
L'équipe de Gluck expérimente les propriétés mécaniques et physiques de l'échafaudage nanofibreux, modifiant des éléments tels que les niveaux de protéines, l'élasticité et la conductivité, afin de créer un microenvironnement stable similaire à ceux trouvés dans certains organes. Nasif Mahmood, également titulaire d'un doctorat. candidat au programme Sciences des fibres et des polymères, étudie la réparation de la surface oculaire et la création d'un échafaudage similaire au tissu cornéen. Le matériau doit être transparent pour ne pas bloquer la vision et il doit favoriser la croissance cellulaire.
Mahmood a étudié le textile et la science de la consommation. Au départ, il n'avait pas prévu de se lancer dans le domaine biomédical, mais il était fasciné par les travaux de Gluck sur les cellules souches pluripotentes.
« Je n'aurais jamais imaginé que je serais ici pour faire ce genre de recherche », a déclaré Mahmood. « Je n’ai jamais autant apprécié la biologie. Mon parcours est dans le textile. En tant qu’école textile, il y a beaucoup de choses fascinantes dans nos laboratoires.
"En surface, les textiles ressemblent à des chaussettes et des serviettes", a déclaré Gluck. « Lorsque vous regardez l'industrie dans son ensemble, vous regardez les produits fabriqués à partir de polymères, c'est-à-dire à peu près tout. Vous envisagez de teindre des textiles. L’industrie est incroyablement multidisciplinaire.
Ce travail n’est que le début d’une recherche vitale.
"Quand je prends du recul, je pense: 'C'est un peu insensé de voir des cellules souches se transformer en tissu cardiaque et battre dans un plat'", a déclaré Cook. « Le processus de découverte scientifique est très gratifiant pour moi : découvrir un élément de connaissance et le partager avec les scientifiques. Nous faisons cette petite partie de l’avancée de notre domaine et nous apportons ce morceau de connaissances qui pourrait révolutionner le domaine médical et sauver de nombreuses vies.
Source originale de l’article : Recherche et innovation de l'État NC