Des chercheurs de l'Université baptiste de Hong Kong (HKBU) ont inventé une nanostructure qui peut stimuler les cellules souches neurales à se différencier en cellules nerveuses. Ils ont découvert que la transplantation de ces cellules nerveuses chez des rats atteints de la maladie de Parkinson améliorait progressivement leurs symptômes, les nouvelles cellules remplaçant les cellules nerveuses endommagées autour du site de transplantation. Cette nouvelle invention fournit des informations prometteuses sur les thérapies par cellules souches et offre l'espoir d'un nouveau traitement pour la maladie de Parkinson.

Utiliser des cellules souches pour traiter la maladie de Parkinson

La maladie de Parkinson est l'une des maladies neurodégénératives les plus courantes. Il est couramment diagnostiqué chez les personnes de plus de 60 ans. Il résulte de la dégénérescence des neurones dopaminergiques (c. cellules nerveuses productrices de dopamine) dans la substance noire, une région complexe et critique du cerveau. Cela entraîne une altération des mouvements du corps et des problèmes avec les systèmes moteurs du corps, avec des symptômes courants, notamment des tremblements et des difficultés à marcher.

Alors que les traitements actuels ne peuvent pas guérir complètement la maladie de Parkinson, la thérapie par cellules souches est l'un des traitements potentiels les plus prometteurs. Il s'agit de cultiver des cellules souches pour les différencier en cellules nouvelles et saines, tissus ou organes qui peuvent ensuite être transplantés dans le corps humain pour remplacer les cellules endommagées ou mortes.

Les techniques classiques de culture de cellules souches nécessitent un grand nombre de facteurs de croissance supplémentaires dans un milieu de culture. Les produits chimiques utilisés peuvent stimuler la croissance des cellules cancéreuses et augmenter le risque de développer des tumeurs après une transplantation dans le corps humain. Outre, les structures en forme de cerveau obtenues à partir de cette méthode ressemblent généralement peu à leurs homologues dans le cerveau. L'efficacité des techniques de culture conventionnelles est faible car le processus s'étend sur plus d'un mois, entraînant un risque élevé de contamination.

Réduire le temps de différenciation et le risque de cancer

La nanomatrice pionnière, développé par une équipe de recherche dirigée par le professeur Ken Yung Kin-lam, Professeur du Département de biologie et Dr Jeffery Huang Zhifeng, Professeur agrégé du Département de physique à HKBU, peut induire la différenciation rapide et spécifique des cellules souches neurales en structures miniatures de type substantia nigra (mini-SNLS). Ces mini-SNLS comprennent principalement des neurones dopaminergiques et peuvent remplacer les cellules endommagées ou dégénérées de la substance noire du cerveau.

La nanomatrice est constituée d'une plaque de silice recouverte d'une couche de nanostructure. L'épaisseur de la nanomatrice n'est que de 550 à 730 nm, pourtant, il existe des milliards de structures en nanozigzag à la surface qui peuvent initier la croissance de cellules souches neurales en mini-SNLS sans l'utilisation de facteurs de croissance chimiques.

"Lorsque les cellules souches neurales entrent en contact physique avec notre matrice nanozigzag sur mesure in vitro, le « massage physique » peut inciter les cellules à se différencier rapidement en neurones dopaminergiques souhaités. Une structure de type mini-cerveau auto-organisée peut être développée en seulement deux semaines avec un risque de carcinogenèse considérablement réduit, " a déclaré le Dr Huang.

Des résultats encourageants dans les modèles de rat

L'équipe de recherche a effectué d'autres tests en laboratoire avec des mini-SNLS dans un modèle de rat. Ils ont transplanté des mini-SNLS cultivés avec la matrice nanozigzag dans le cerveau de rats atteints de la maladie de Parkinson qui présentaient une asymétrie et une rotation motrices sévères, qui sont les principaux symptômes de la maladie de Parkinson.

A partir de la 8ème semaine après la transplantation, tous les rats ont montré des améliorations et une réduction progressive de la rotation. Dans la 18e semaine, des neurones dopaminergiques ont été observés et largement répandus autour du site de transplantation primaire. En outre, aucune caractéristique de type tumoral n'a été détectée. En revanche, les rats du groupe témoin sans transplantation n'ont montré aucun signe d'amélioration.

Différenciation d'autres cellules fonctionnelles

« Les résultats ont montré que ces structures de type mini-cerveau présentaient une survie et une fonctionnalité excellentes dans le cerveau des rats et ont entraîné une amélioration précoce et progressive de la maladie de Parkinson chez les rats in vivo. Cela jette les bases de la recherche sur les thérapies par cellules souches qui peuvent guérir finalement la maladie de Parkinson, " dit le professeur Yung.

"En variant la rigidité, densité et disposition des nanozigzags, ou la forme de la couche matricielle, les cellules souches neurales peuvent être différenciées en différentes cellules fonctionnelles souhaitables. L'invention a montré un grand potentiel pour le traitement d'autres maladies incurables, comme la maladie d'Alzheimer et certains types de cancer, " ajouta le professeur Yung.

La découverte de la recherche a été publiée dans la revue académique Sciences avancées . L'équipe de recherche a obtenu un brevet américain pour la matrice nanozigzag.

Outre les scientifiques de la HKBU, l'équipe de recherche comprenait également le Dr King Lai Wai-chiu, Professeur agrégé du Département de génie mécanique et biomédical de la City University of Hong Kong, et un certain nombre d'autres chercheurs.