Cultiver des mini-organes à partir du liquide amniotique pour traiter les affections avant la naissance
Une approche pionnière, développée par des chercheurs de l'UCL et du Great Ormond Street Hospital (GOSH), permet pour la première fois d'observer le développement humain en fin de grossesse, augmentant ainsi la possibilité de surveiller et de traiter les affections congénitales avant la naissance.
L'étude, publiée dans Médecine naturelle, documente la première fois que des modèles cellulaires complexes, appelés organoïdes, ont été cultivés à partir de cellules souches humaines au cours d'une grossesse active. Ces « mini-organes » conservent également les informations biologiques du bébé.
Les organoïdes fournissent aux chercheurs des outils précieux pour étudier le fonctionnement des organes lorsqu’ils sont en bonne santé et lorsqu’ils sont touchés par une maladie.
Les chercheurs affirment que les organoïdes de cellules souches faciliteront la surveillance du développement fœtal en fin de grossesse, la modélisation de la progression de la maladie et le test de nouveaux traitements pour des maladies telles que la hernie diaphragmatique congénitale (CDH).
Jusqu'à présent, les organoïdes étaient dérivés de cellules souches adultes ou de tissus fœtaux post-avortement. Les réglementations limitent également les moments où des échantillons fœtaux peuvent être obtenus. Au Royaume-Uni, cela peut être fait jusqu'à 22 semaines après la conception, limite légale pour l'interruption de grossesse, mais dans des pays comme les États-Unis, le prélèvement d'échantillons fœtaux est illégal.
Ces restrictions ont jusqu'à présent limité l'utilité des organoïdes pour étudier le développement humain normal au-delà de 22 semaines, ainsi que les maladies congénitales à un moment où il est encore possible de les traiter.
Pour surmonter ces problèmes, des chercheurs de l'UCL et du GOSH ont émis l'hypothèse qu'il pourrait être possible de cultiver des organoïdes à partir de cellules souches passées dans le liquide amniotique, qui entoure l'enfant dans l'utérus et le protège pendant la grossesse. Étant donné que l'enfant ne serait pas touché pendant le processus de collecte, les restrictions d'échantillonnage seraient surmontées et les cellules porteraient les mêmes informations biologiques que celles de l'enfant.
Dans cette étude, les chercheurs ont extrait et caractérisé des cellules vivantes à partir d’échantillons de liquide amniotique prélevés lors de 12 grossesses dans le cadre de tests de diagnostic de routine. Ils ont ensuite utilisé le séquençage de l’ARN unicellulaire pour identifier de quels tissus provenaient ces cellules souches. Des cellules souches des poumons, des reins et de l'intestin ont été extraites avec succès, qui ont été utilisées pour cultiver des organoïdes présentant les caractéristiques fonctionnelles de ces types de tissus.
Les organoïdes que nous avons créés à partir de cellules du liquide amniotique présentent de nombreuses fonctions des tissus qu'ils représentent, notamment l'expression des gènes et des protéines. Ils nous permettront d'étudier ce qui se passe au cours du développement, tant en matière de santé que de maladie, ce qui n'était pas possible auparavant. Nous savons si peu de choses sur la grossesse humaine tardive, c'est donc incroyablement excitant d'ouvrir de nouveaux domaines de la médecine prénatale.
M. Mattia Gerli, premier auteur de l'étude d'UCL Surgery & Interventional Science
Pour évaluer comment les organoïdes pourraient être utilisés dans la gestion des maladies congénitales, l'équipe a travaillé avec des chercheurs de la KU Leuven en Belgique pour étudier le développement des bébés atteints de CDH, une maladie dans laquelle un trou dans le diaphragme entraîne des organes comme l'intestin et le foie. déplacé dans la poitrine, exerçant une pression sur les poumons et entravant une croissance saine.
Les organoïdes de bébés atteints de CDH avant et après le traitement ont été comparés aux organoïdes de bébés en bonne santé pour étudier les caractéristiques biologiques de chaque groupe. Comme prévu, il existait des différences de développement significatives entre les organoïdes CDH sains et ceux avant traitement. Mais les organoïdes du groupe CDH post-traitement étaient beaucoup plus proches des organoïdes sains, fournissant une estimation de l'efficacité du traitement au niveau cellulaire.
Le professeur Paolo de Coppi, auteur principal de l'étude de l'UCL Great Ormond Street Institute of Child Health et du Great Ormond Street Hospital, a déclaré : « C'est la première fois que nous sommes en mesure de procéder à une évaluation fonctionnelle de l'état congénital d'un enfant. avant la naissance, ce qui représente un énorme progrès pour la médecine prénatale. Le diagnostic repose normalement sur l'imagerie comme l'échographie ou l'IRM et les analyses génétiques.
« Lorsque nous rencontrons des familles avec un diagnostic prénatal, nous sommes souvent incapables de leur dire grand-chose sur le résultat car chaque cas est différent. Nous ne prétendons pas que nous pouvons le faire pour l'instant, mais la capacité d'étudier les organoïdes prénatals fonctionnels est c'est la première étape vers la possibilité d'offrir un pronostic plus détaillé et, espérons-le, de fournir des traitements plus efficaces à l'avenir. »
Cette recherche a été financée par l’Institut national de recherche sur la santé et les soins (NIHR) et Wellcome.