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Des scientifiques ont créé de minuscules organes qui pourraient mettre fin aux tests sur les animaux

Des scientifiques ont créé de minuscules organes qui pourraient mettre fin aux tests sur les animaux

Un système entier d'organes miniatures appelés «organoïdes» a été créé par des scientifiques du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine. Ce faisant, ils ont construit le modèle de laboratoire le plus sophistiqué au monde du corps humain.

L'intérêt du système est que ces minuscules organes, ou «organoïdes», peuvent déterminer avec succès si un produit pharmaceutique est toxique pour le corps humain ou non, ce qui contribuerait également à mettre fin aux tests sur les animaux. Le monde des organoïdes n'est pas complètement nouveau, cependant, l'expérience de Wake Forest a été surnommée «le modèle de laboratoire le plus sophistiqué au monde du corps humain».

Leurs résultats ont été publiés dans la revue scientifique Biofabrication.

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Recherche et création de nouveaux médicaments

Le développement de nouveaux médicaments nécessite beaucoup d'argent, de temps et parfois la vie de très nombreux animaux. Selon un rapport publié dans l'American Journal of Gastroenterology, il en coûte environ 868 millions de dollars à 1,24 milliard de dollars développer un médicament. C'est encore plus décourageant lorsque des médicaments qui ont coûté beaucoup de temps, d'efforts, d'argent et de vies animales doivent ensuite être retirés de l'étagère, car ils ne peuvent pas prédire de manière adéquate si la substance sera ou non toxique pour les humains. plus long terme. Maintenant, une minute d'innovation peut apporter des réponses énormes.

Des chercheurs du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine et de l'Ohio State University ont développé un système complet qui reproduit des organes humains à des tailles microscopiques. Tout, du foie, au cœur et aux poumons, peut être recréé dans de petites tailles afin d'améliorer les produits pharmaceutiques qui cherchent à effectuer des tests qui nécessitent actuellement des boîtes de Pétri ou des animaux.

Le système a ensuite été intégré sur une puce informatique.

«Nous avons essayé de rendre les organes très liés à la façon dont ils se présentent à l'intérieur de vous, très similaires à ce qu'ils auraient à faire à l'échelle macro si nous les implantions en vous», a étudié le co-auteur Anthony Atala, président et directeur de l'institut de le Wake Forest Institute for Regenerative Medicine a déclaréMécanique populaire.

Organoïdes

Ces mini-organes ont été surnommés «organoïdes» et sont des cultures de tissus 3D qui proviennent de cellules souches. Pour donner une estimation de leur petite taille, ils vont de la taille inférieure à la largeur d'une mèche de cheveux à cinq millimètres.

Ce n'est pas la première fois que des chercheurs créent des organoïdes dans un laboratoire, Atala lui-même travaille sur les organoïdes depuis le début des années 2000. Cependant, c'est la première fois qu'ils réussissent à démontrer des niveaux de toxicité pour l'homme.

Atala et son équipe se sont concentrés sur la construction d'un système aussi proche que possible du système humain réel. Par exemple, le cœur organoïde pompe à peu près 60 fois par minute, semblable au cœur humain. Le foie humain contient cinq principaux types de cellules, tout comme l'organoïde.

Une fois les organoïdes cultivés, les chercheurs peuvent alors effectuer des tests sur eux. C'est là que l'expérimentation animale pourrait être éradiquée.

Atala a mentionné "Nous pouvons tester les chimiothérapies pour voir ce qui fonctionnerait le mieux pour un patient donné. C'est parfait pour la médecine personnalisée." C'est un énorme pas en avant dans le domaine de la médecine.

Comment créent-ils ces petits organes?

Fait intéressant, les fondements de la recherche sur les organoïdes peuvent remonter à 1906, lorsque Ross Granville Harrison a adapté pour la première fois une méthode de culture cellulaire tridimensionnelle appelée «goutte suspendue» pour une utilisation dans l'étude des tissus embryonnaires.

Pour les non-initiés, Harrison était un biologiste et anatomiste américain à qui on attribue la culture de la première culture de tissu nerveux artificiel. Ses contributions seraient le chemin directeur vers la découverte du facteur de croissance nerveuse dans les années 1950, un élément essentiel de notre étude des cellules souches aujourd'hui. Au cours des 15 dernières années, bien qu'il y ait encore des limites, les organes peuvent être cultivés en laboratoire et le domaine continue d'innover.

Mais comment le font-ils? Dans un laboratoire, les chercheurs doivent d'abord isoler de petits échantillons d'organes et de tissus humains pour s'assurer que les petits organes ont la même fonctionnalité. Qu'est-ce que ça veut dire? Comme mentionné ci-dessus, si vous deviez créer un cœur organoïde, il pomperait au même rythme qu'un cœur humain. C'est pourquoi le monde des petits organes est si passionnant.

D'autres équipes de recherche en dehors de l'Ohio State University et du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine ont également créé des organoïdes. En plus du modèle de laboratoire miniature du corps humain, qui est utile pour tester des médicaments, les organoïdes ont également la capacité d'agir comme des remplacements d'organes.

Alors, qu'est-ce que les chercheurs ont développé jusqu'à présent?

Une paire de reins compacts

Le Center for Regenerative Medicine a créé une paire d'organoïdes rénaux de laboratoire. Ces organes ont ensuite été transplantés chez des rats par des chercheurs. Selon l'article de recherche où il mentionne l'étude en détail, «Approximativement 100 000 individus aux États-Unis attendent actuellement une transplantation rénale, et 400 000 individus vivent avec une maladie rénale terminale nécessitant une hémodialyse. "

Des reins transplantables et remplaçables en permanence aideraient à résoudre ce problème actuel. Pour ce faire, la greffe de bio-ingénierie devrait avoir l'architecture et la fonction du rein et permettre la perfusion, la filtration, la sécrétion, l'absorption et le drainage de l'urine.

Surtout, il faudrait qu'il soit compatible avec le destinataire, pour éviter le rejet. Les chercheurs ont non seulement pu créer ces petits reins et les transplanter chez des rats, mais en transplantant le rein, les nouveaux organes ont pu filtrer le sang et produire de l'urine avec succès.

Les minuscules organoïdes hépatiques les plus mignons

Le Centre de médecine régénérative du MRC a également fait des progrès dans le monde des organoïdes, créant de minuscules foies. Dans l'étude, les chercheurs ont pu prélever des tiges hépatiques, ou des cellules progénitrices hépatiques, pour faire repousser des foies endommagés chez la souris. Comment cela a-t-il fonctionné? Les chercheurs ont extrait des cellules souches d'un groupe de souris saines. Ils ont ensuite pris ces cellules et les ont fait mûrir en laboratoire. Une fois matures, les cellules ont été transplantées chez les souris sans aucune insuffisance hépatique. L'ensemble du processus a duré environ trois mois.

Créer des organoïdes intestinaux

Des chercheurs du centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati ont développé des intestins organoïdes.

En utilisant des cellules souches pluripotentes, les chercheurs ont pu cultiver du tissu intestinal humain en laboratoire. Cependant, par rapport aux autres processus mentionnés dans cet article, ils ont fait quelque chose de différent. Pour amener le tissu à adopter l'architecture tissulaire adulte, les chercheurs ont transplanté le tissu dans le rein d'une souris, où il a mûri chez l'animal.

Les chercheurs du centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati espèrent que cette méthode pourrait à terme être utilisée pour le traitement des maladies gastro-intestinales dans le monde.

Et pouvons-nous faire pousser de minuscules estomacs?

Oui nous pouvons. Créés également par une équipe de recherche du centre médical de l'hôpital pour enfants de Cincinnati, les chercheurs ont trouvé un moyen de développer des tissus gastriques en trois dimensions. Le processus consiste à prendre des cellules souches pluripotentes humaines et à les amener à devenir des cellules de l'estomac. Le résultat? Organoïdes de seulement trois millimètres de diamètre. De minuscules organes comme ceux-ci pourraient être utilisés pour étudier divers modèles de maladies et leurs effets sur l'estomac.

Selon l'équipe de recherche, «les maladies gastriques, y compris l'ulcère gastroduodénal et le cancer gastrique, affectent 10% de la population mondiale et sont en grande partie dues à une infection chronique à Helicobacter pylori.

Les différences d'espèces dans le développement embryonnaire et l'architecture de l'estomac adulte rendent les modèles animaux sous-optimaux pour étudier l'organogenèse et la pathogenèse de l'estomac humain, et il n'y a pas de modèle expérimental de la muqueuse gastrique humaine normale. "

Les organoïdes pourraient éliminer les tests sur les animaux

Le côté le plus sombre des tests de dépistage de drogues implique généralement l'expérimentation animale. Pour les non-initiés, l'expérimentation animale est souvent centrée sur les procédures effectuées sur des animaux vivants pour la recherche sur la biologie fondamentale et les maladies, l'évaluation de l'efficacité des nouveaux médicaments et le test de la sécurité sanitaire et environnementale des produits de consommation et de l'industrie.

Cela peut inclure les cosmétiques, les nettoyants ménagers, les additifs alimentaires, les produits pharmaceutiques et les produits industriels / agrochimiques.

Malheureusement, les animaux qui font partie de ces procédures ont tendance à être tués ou peuvent même être réutilisés dans d'autres expériences. Selon la Humane Society International, une estimation 115 millions d'animaux sont testés dans le monde entier chaque année.

Au fur et à mesure que de plus en plus d'organes minuscules sont développés dans les laboratoires du monde entier, nous serons en mesure de relever lentement les défis éthiques de l'expérimentation animale, tout en créant des médicaments meilleurs et plus sûrs pour les humains. Plus encore, le monde des organoïdes est un précurseur de l'ère à venir des greffes d'organes prêtes pour le laboratoire.

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