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Les chercheurs organisent les cellules souches sur la base d'un modèle informatique

Les chercheurs organisent les cellules souches sur la base d'un modèle informatique


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Le Saint Graal des progrès médicaux est de pouvoir créer des organes à partir de ses propres cellules. Mais pour ce faire, les chercheurs doivent organiser les cellules souches selon des modèles prévisibles, ce qui a été une véritable lutte.

L'impression 3-D est une approche que les chercheurs adoptent pour créer des organes dans les formes souhaitées, mais une autre nouvelle repose sur la modélisation informatique et pourrait simplement être en mesure de surmonter les défis du passé.

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L'apprentissage automatique peut aider à faire pousser des organes en dehors de la boîte de Pétri

Des scientifiques des instituts Gladstone et de l'Université de Boston créent un modèle de calcul pour que les cellules souches prennent les formes qu'elles souhaitent. La technique pourrait un jour être utilisée pour créer des organes. Leur travail a été publié dans le journal Systèmes cellulaires.

Des chercheurs du monde entier ont utilisé des cellules souches pluripotentes induites ou IPS, qui sont similaires aux cellules souches trouvées dans un embryon, pour développer des organes dans des boîtes de Pétri. Ces tiges peuvent être façonnées et moulées pour devenir des cœurs et même des cerveaux. Ils sont déjà utilisés dans les greffes et pour modéliser des maladies. Mais ce n'est pas la même chose que de créer un organe tridimensionnel et fonctionnel.

"Malgré l'importance de l'organisation pour le fonctionnement des tissus, nous, en tant que scientifiques, avons eu du mal à créer des tissus dans un plat contenant des cellules souches", a déclaré Ashley Libby, étudiante diplômée du programme de développement et de biologie des cellules souches de l'UC San Francisco et co-première auteur de le nouveau papier, qui a travaillé sur le projet avec David Joy, un étudiant diplômé dans le programme d'études supérieures conjoint en bioingénierie de l'UC Berkeley et de l'UC San Francisco (BioE). "Au lieu d'un tissu organisé, nous obtenons souvent un mélange désorganisé de différents types de cellules."

Les chercheurs s'appuient sur le système d'édition de gènes CRISPR / Cas9

Cela a amené les chercheurs à se demander s'ils pouvaient prédire la disposition exacte des cellules en appliquant leur compréhension que le blocage de l'expression de deux gènes différents modifie la disposition des cellules iPS dans une boîte de Pétri. Mais tester chaque combinaison prendrait trop de temps et les chercheurs se sont donc associés à Belta Lab pour créer un modèle de calcul.

Les chercheurs ont utilisé un système d'édition de gènes CRISPR / Cas9 et ont mené différentes expériences. Les données ont ensuite été entrées dans un programme d'apprentissage automatique conçu pour identifier les modèles dans les données.

«La puissance de ce modèle est qu'il peut générer des milliers de points de données simulant des choses que je pourrais prendre des mois à faire dans un laboratoire», a déclaré Libby. Les simulations renvoient un ensemble de conditions qui pourraient conduire à la disposition des cellules qu'elles désiraient. Après avoir testé les dispositions, ils ont trouvé que le système d'apprentissage automatique était correct.

«J'ai été époustouflé quand j'ai vu les résultats pour la première fois», a déclaré Bruce Conklin, MD, un chercheur principal de Gladstone qui a également travaillé sur la nouvelle étude. "La modélisation du comportement cellulaire est le Saint Graal de la biologie et cet article fait un pas en avant important dans ce sens."


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