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Les scientifiques élèvent le tissu battant de coeur sur des feuilles d'épinards

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Une équipe de recherche dirigée par le scientists* de l'institut polytechnique de Worcester (WPI) a résolu un problème important d'ingénierie de tissu tenant de retour la régénération des tissus et des organes humains endommagés : comment se développer petits, sensibles vaisseaux sanguins, qui sont au delà des capacités de l'impression 3D.

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Les chercheurs ont utilisé des feuilles d'usine comme échafaudages (les structures) afin d'essayer de créer le réseau d'embranchement des vaisseaux sanguins — vers le bas à l'échelle capillaire — requis pour livrer l'oxygène, les éléments nutritifs, et les molécules essentielles requises pour la croissance appropriée de tissu.

Dans une série d'expériences peu conventionnelles, l'équipe a cultivé les cellules humaines battantes de coeur sur les feuilles d'épinards qui ont été dépouillées des cellules d'usine. Le *** les chercheurs decellularized la première fois des feuilles d'épinards (a enlevé des cellules, laissant seulement les veines) en inondant (écoulement) une solution détersive par les nervures de feuilles. Ce qui est resté était un cadre composé principalement de la cellulose biocompatible, qui est déjà employée dans une grande variété d'applications régénératrices de médecine, telles que l'ingénierie de tissu de cartilage, l'ingénierie de tissu d'os, et la guérison de blessure.

Après essai du système vasculaire d'épinards (structure de navire de feuille) mécaniquement par les fluides et les microbeads débordants semblables dans la taille aux globules sanguins humains par lui, les chercheurs ont semé la vascularisation avec les cellules endothéliales humaines de veine ombilicale (HUVECs) pour élever les cellules endothéliales (qui rayent des vaisseaux sanguins).

Des cellules souche mesenchymal humaines (hMSC) et les cardiomyocytes tige-cellule-dérivés pluripotent humains (cellules de muscle cardiaque) (hPS-cm) ont été alors semés sur les surfaces externes des échafaudages d'usine. Les cardiomyocytes ont spontanément démontré la fonction contractile cardiaque (battement) et calcium-manipuler des capacités au cours de 21 jours.

Ces études de preuve-de-concept peuvent ouvrir la porte à utiliser les feuilles multiples d'épinards pour élever des couches de muscle cardiaque sain, et une greffe machinée par tissu potentiel basée sur les échafaudages d'usine pourrait utiliser les feuilles multiples, où un certain acte en tant qu'appui artériel et un certain agir comme le retour veineux du sang et des fluides du tissu humain, indiquent les chercheurs.

« Notre but est toujours de développer les nouvelles thérapies qui peuvent traiter l'infarctus du myocarde, ou des crises cardiaques, » a dit Glenn Gaudette, le doctorat, le professeur du génie biomédical à WPI et l'auteur correspondant d'un papier d'ouvert-Access dans les biomatériaux de journal, édité en ligne avant la question de mai 2017.

« Malheureusement, nous ne réalisons pas un travail très bon de les traiter aujourd'hui. Nous devons améliorer cela. Nous avons beaucoup plus le travail à faire, mais jusqu'ici c'est très prometteur. »

Actuellement, il n'est pas clair comment la vascularisation d'usine serait intégrée dans la vascularisation humaine indigène et s'il y aurait une immuno-réaction, les auteurs conseillent.

Les chercheurs maintenant optimisent également le processus de decellularization et voient à quel point de divers types de cellule humaine se développer tandis qu'ils sont attachés (et potentiellement nourris par) aux divers échafaudages basés sur usine qui pourraient être adaptés pour des études spécialisées de régénération de tissu. « La structure creuse cylindrique de la tige du capensis d'Impatiens pourrait mieux adapter à une greffe artérielle, » la note d'auteurs. « Réciproquement, les colonnes vasculaires du bois pourraient être utiles dans l'ingénierie d'os due à leur force et géométries relatives. »

D'autres types d'usines pourraient également fournir le cadre pour un large éventail d'autres technologies d'ingénierie de tissu, les auteurs proposent. ****

Les auteurs concluent que le « développement des usines decellularized pour l'échafaudage ouvrent le potentiel pour une nouvelle branche de la science qui étudie l'imitation entre les royaumes, par exemple, entre le végétal et animal. Bien que l'enquête postérieure soit nécessaire pour comprendre de futures applications de cette nouvelle technologie, nous croyons qu'elle a le potentiel de se développer en solution “verte” ayant trait à une myriade d'applications régénératrices de médecine. »

* l'équipe de recherche inclut également les chercheurs humains de biologie de cellule souche et d'usine à l'université de Wisconsin-Madison, et d'université-Jonesboro d'état de l'Arkansas.

** La recherche est conduite par la nécessité pressante des organes et des tissus disponibles pour la transplantation, qui dépasse de loin leur disponibilité. Plus de 100 000 patients sont sur la liste d'attente de distributeur à un moment donné et une moyenne de 22 personnes meurent chaque jour tout en attendant un organe ou un tissu de distributeur pour devenir disponible, selon un papier 2016 dans le journal américain de la transplantation

Le *** en plus des feuilles d'épinards, l'équipe a avec succès enlevé des cellules du persil, de l'annua d'Artemesia (absinthe douce), et des racines velues d'arachide.

Tissu de **** le « a machiné des échafaudages sont typiquement produits à partir des biomatériaux animal-dérivés ou synthétiques, qui ont un grand coût et un grand impact sur l'environnement. les biomatériaux Animal-dérivés ont employé intensivement comme matériaux d'échafaudage pour l'ingénierie de tissu pour inclure [les protéines indigènes de matrice extracellulaire] telles que le collagène moi ou fibronectin et tissus animaux et organes entiers. Annuellement, on estime que 115 millions d'animaux sont employés dans la recherche. En raison de ce grand nombre, beaucoup d'énergie est nécessaire pour l'entretien et l'alimentation de tels animaux aussi bien que pour avoir un grand nombre de déchets qui sont produits. Avec cet impact sur l'environnement, la recherche animale a également une pléthore de considérations morales, qui pourraient être allégées en renonçant aux modèles animaux en faveur des modèles humains in vitro plus biologiquement appropriés de tissu, » les auteurs conseillent.