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Premier muscle humain cultivé dans un laboratoire.

Premier muscle humain cultivé dans un laboratoire.

Laboratoire de muscle humain cultivé est une première

Dans un premier laboratoire, les chercheurs de Duke ont augmenté de muscle squelettique humain qui se contracte et répond comme tissu natif à des stimuli externes tels que des impulsions électriques, des signaux biochimiques et produits pharmaceutiques.

Le tissu de laboratoire cultivé devrait bientôt permettre aux chercheurs de tester de nouveaux médicaments et les maladies d'étude dans le fonctionnement du muscle humain en dehors du corps humain.

L'étude, menée par Nenad Bursac, professeur agrégé de génie biomédical à l'Université Duke, et Lauran Madden, chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Bursac, a été publiée dans la revue en libre accès eLife.

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La fabrication des muscles

Bursac et Madden ont commencé avec un petit échantillon de cellules humaines qui avaient déjà progressé au-delà des cellules souches mais n'étaient pas encore le tissu musculaire. Ils ont développé ces « précurseurs myogéniques » de plus d'un 1 000 fois, puis les mettre dans un support, un échafaudage 3-D remplie d'un gel nutritif qui leur permet de former des fibres musculaires alignés et le fonctionnement.

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« L'un de nos objectifs est d'utiliser cette méthode pour fournir la médecine personnalisée aux patients. Nous pouvons prendre une biopsie de chaque patient, développer de nombreux nouveaux muscles à utiliser comme échantillons d'essai et l'expérience pour voir quels médicaments serait le mieux pour chaque personne. » - Nenad Bursac

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« Nous avons beaucoup d'expérience dans la fabrication des muscles bioartifical à partir de cellules animales en laboratoire, et encore nous avons pris une année d'ajustement des variables telles que la densité cellulaire et le gel et l'optimisation de la matrice de la culture et des médias pour faire ce travail avec des cellules musculaires humaines », a déclaré Madden.

Test des muscles nouvellement cultivés

Madden soumis le nouveau muscle à un barrage de tests pour déterminer à quel point il ressemble à du tissu natif intérieur d'un corps humain. Elle a constaté que les muscles contractés avec vigueur en réponse à des stimuli électriques - une première pour le muscle humain cultivé dans un laboratoire. Elle a également montré que les voies de signalisation permettant d'activer les nerfs du muscle étaient intactes et fonctionnelles.

Pour voir si le muscle pourrait être utilisé comme proxy pour les tests médicaux, Bursac et Madden ont étudié sa réponse à une variété de médicaments, y compris les statines pour abaisser le cholestérol et le clenbutérol, un médicament connu pour être utilisé hors étiquette comme un activateur de performance pour les athlètes.

Les effets des médicaments correspondaient à ceux observés chez les patients humains. Les statines ont eu une réponse dépendante de la dose, ce qui provoque l'accumulation de graisse anormale à des concentrations élevées. Clenbuterol a montré une fenêtre étroite bénéfique pour la contraction accrue. Ces deux effets ont été documentés chez les humains. Clenbuterol ne nuit pas à des tissus musculaires chez les rongeurs à ces doses, montrant le muscle adulte laboratoire donnait une réponse vraiment humaine.

L'avenir de la médecine personnalisée est 

« L'un de nos objectifs est d'utiliser cette méthode pour fournir une médecine personnalisée aux patients », a déclaré Bursac. « Nous pouvons prendre une biopsie de chaque patient, développer de nombreux nouveaux muscles à utiliser comme échantillons d'essai et l'expérience pour voir quels médicaments serait le mieux pour chaque personne. »

Ce but ne peut pas être loin; Bursac travaille déjà sur une étude avec les cliniciens à Duke Medicine - y compris Dwight Koeberl, professeur agrégé de pédiatrie - pour essayer d'établir une corrélation entre l'efficacité des médicaments chez les patients ayant des effets sur les muscles cultivées en laboratoire. Le groupe de Bursac essaie aussi de développer contraction des muscles humains en utilisant des cellules souches pluripotentes induites au lieu des cellules biopsiées.

« Il y a certaines maladies, comme la myopathie de Duchenne par exemple, qui font de biopsies musculaires difficiles », a déclaré Bursac. « Si nous pouvions développer travailler, les muscles testables à partir de cellules souches pluripotentes induites, nous pourrions prendre une peau ou un échantillon de sang et ne jamais avoir à se soucier à nouveau le patient. »

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