I.M. Sechenov de la première université médicale d'État de Moscou s'est associé à des collègues irlandais pour développer une nouvelle approche d'imagerie pour l'ingénierie tissulaire. L'équipe a produit des matériaux d'échafaudage de biocapteurs hybrides basés sur des matrices de cellulose marquées avec des protéines fluorescentes sensibles au pH et au calcium. Ces matériaux permettent la visualisation du métabolisme et d'autres biomarqueurs importants dans les tissus artificiels modifiés par microscopie. Les résultats des travaux ont été publiés dans le Acta Biomaterialia journal.

Le succès de l'ingénierie tissulaire repose sur l'utilisation de matrices d'échafaudage, des matériaux qui soutiennent la viabilité et dirigent la croissance des cellules, tissus, et organoïdes. Les échafaudages sont importants pour la recherche biomédicale fondamentale et appliquée, génie tissulaire et médecine régénérative, et sont prometteurs pour le développement de nouvelles thérapies. Cependant, la capacité d'observer ce qui se passe dans les échafaudages pendant la croissance des tissus pose un défi de recherche important.

"Nous avons développé une nouvelle approche permettant la visualisation de tissus et de cellules cultivés sur échafaudage en utilisant le marquage avec des protéines fluorescentes de biocapteurs. En raison de la haute spécificité du marquage et de l'utilisation de la microscopie à fluorescence FLIM, nous pouvons quantifier les changements de pH et de calcium au voisinage des cellules, " dit le Dr Ruslan Dmitriev, Chef de groupe à l'University College Cork et à l'Institut de médecine régénérative (I.M. Sechenov First Moscow State Medical University).

Pour réaliser le marquage spécifique des matrices cellulosiques, les chercheurs ont utilisé des protéines de liaison à la cellulose bien connues. L'utilisation de biocapteurs extracellulaires sensibles au pH et au calcium permet l'analyse du métabolisme cellulaire. L'acidification extracellulaire est directement associée à l'équilibre des voies de production d'énergie cellulaire et au flux glycolytique (libération de lactate). C'est aussi une caractéristique fréquente du cancer et des types cellulaires transformés. D'autre part, le calcium joue un rôle clé dans la signalisation extra- et intracellulaire affectant la croissance et la différenciation cellulaires.

L'approche a été testée sur différents types de matrices cellulosiques (bactériennes et produites à partir de tissus végétaux décellularisés) en utilisant des cultures 3D de cellules cancéreuses du côlon humain et d'organoïdes de l'intestin grêle de souris dérivés de cellules souches. Les échafaudages ont révélé des changements dans l'acidification extracellulaire et ont été utilisés avec l'analyse de l'oxygénation en temps réel des organoïdes intestinaux. Les données résultantes peuvent être présentées sous forme de cartes de couleurs, correspondant aux zones de croissance cellulaire dans différents microenvironnements.

« Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans l'imagerie des constructions d'ingénierie tissulaire pour la médecine régénérative. Ils permettent une meilleure compréhension du métabolisme tissulaire en 3D et sont également très prometteurs pour la commercialisation, " conclut le Dr Dmitriev.