Espoir pour l’injection de cellules pour régénérer les disques de la colonne vertébrale

Les scientifiques ont développé une nouvelle méthode d’arrêt ou d’inversion de l’invalidité et de la douleur causée par une maladie discale dégénérative dans la colonne vertébrale en utilisant des thérapies cellulaires, selon une étude de preuve de concept publiée dans la revue.

Des chercheurs de la Duke Pratt School of Engineering de l’Université Duke à Durham, en Caroline du Nord, ont développé de nouveaux biomatériaux capables de délivrer un rappel de cellules réparatrices au nucleus pulposus (NP), arrêtant efficacement la douleur causée par la discopathie dégénérative.

Le NP est l’amorti « gelée » trouvé entre les disques de la colonne vertébrale. Selon les chercheurs, le tissu NP distribue la pression et fournit la mobilité de la colonne vertébrale, aidant à apaiser la douleur au dos.

La discopathie dégénérative est une affection rachidienne commune causée par la dégradation des disques intervertébraux. Il est plus susceptible de se produire lorsque la personne vieillit, que les disques commencent à s’user et perdent leur capacité à amortir la colonne vertébrale. Cela peut entraîner d’autres complications, telles que l’arthrite.

Améliorer les méthodes existantes

Des recherches en laboratoire ont prouvé que la réimplantation de cellules NP peut retarder la dégénérescence discale, disent les chercheurs.

Mais Aubrey Francisco du Département de génie biomédical chez Duke dit que bien que beaucoup d’entreprises offrent des stratégies de livraison de cellules pour tenter d’arrêter la dégénérescence discale, les méthodes sont pauvres, inefficaces et permettent aux cellules de migrer rapidement hors du site d’injection. « 

Lori Setton du Département de génie biomédical et le Département de chirurgie orthopédique à Duke, dit:

« Notre objectif principal était de créer un matériau qui serait liquide au départ, gel après injection dans l’espace discal, et de garder les cellules à l’endroit où elles sont nécessaires.Notre deuxième objectif était de créer un matériau qui fournirait le cellules fournies avec les signaux environnementaux pour promouvoir leur persistance et la biosynthèse. « 

Comment fonctionnent les biomatériaux

La façon dont fonctionnent les nouveaux biomatériaux consiste à maintenir les cellules en place et à déclencher un processus qui imite la laminine, une protéine présente dans les tissus NP indigènes.

Diagramme de la zone de traitement
Nouvelle méthode fournit un rappel de cellules réparatrices. Crédit photo: Aubrey Francisco.

Setton explique que la laminine se trouve habituellement dans les disques juvéniles mais non dégénérés. La protéine permet aux cellules injectées de se fixer et de rester en place avec le biomatériau fourni.

Setton ajoute que la laminine pourrait également permettre aux cellules de survivre plus longtemps, tout en produisant plus de «matrice extracellulaire appropriée ou sous-couche structurelle des disques qui aident à arrêter la dégénérescence».

Dans cet esprit, les scientifiques ont développé un «gel-mix» conçu pour réintroduire les cellules NP dans la zone du disque intervertébral (DIV).

Le gel est composé de trois composants; la protéine laminine-111 – qui a été chimiquement modifiée – et deux hydrogels de polyéthylène glycol (PEG) qui peuvent se fixer à la laminine modifiée. Une fois injecté, le gel maintient les cellules en place.

Ce gel a été injecté dans la queue des rats, de la même manière que les cellules seraient administrées à un patient. L’aiguille a été maintenue en place dans la fine couche externe des queues pendant une minute pendant que le gel pénétrait dans la zone IVD du rat.

Résultats préliminaires positifs

Les résultats montrent que le gel a commencé à se solidifier après 5 minutes, et après 20 minutes, il a été fixé.

En utilisant un biomarqueur de la luciférase pour surveiller la progression des biomatériaux, les chercheurs ont pu voir que plus de cellules restaient en place 14 jours après l’injection lorsqu’elles étaient conduites avec le nouveau biomatériau, comparativement aux cellules délivrées par des méthodes nécessitant une suspension liquide. les cellules restent généralement en place pendant 3 à 4 jours.

Setton dit que les résultats préliminaires de cette étude pourraient avoir un impact positif sur l’avenir de la thérapie cellulaire. Elle ajoute:

«Le concept est que ces cellules seront favorisées pour produire une matrice capable de soutenir la régénération tissulaire ou la dégénérescence d’arrêt.Des études supplémentaires évaluant la hauteur du disque ou l’hydratation de la matrice après l’administration de la cellule seraient importantes pour atteindre cet objectif. « 

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