La technologie des puces organiques améliore l'étude de l'intestin pour une médecine personnalisée

Les chercheurs ont développé une technologie de puce d'organe utilisant des cellules intestinales humaines dérivées de donneurs qui offrent des avantages par rapport aux organoïdes et offrent de nouvelles opportunités pour la médecine personnalisée.

À l'intérieur des villosités intestinales. Crédit :Mopic/ Shutterstock.com

Pour aider à améliorer la compréhension du fonctionnement de l'intestin grêle tant dans la santé que dans la maladie, les chercheurs avaient développé des « organoïdes » en isolant des cellules souches intestinales à partir de biopsies humaines.

Bien que ces organoïdes forment tous les types cellulaires présents dans l'intestin, ils se développent sous forme de kystes avec leur surface cellulaire face à une lumière fermée plutôt que d'être exposés au contenu de l'intestin, empêchant ainsi l'étude de processus tels que le transport des nutriments et des médicaments, qui impliquent la barrière intestinale.

Les organoïdes manquent également de la vascularisation et des mouvements mécaniques qui se produisent dans le péristaltisme et la circulation sanguine, qui sont nécessaires à la régénération de l'intestin et à de nombreux autres processus digestifs. Pour résoudre ces problèmes, des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering ont créé un dispositif de culture microfluidique « Organ-on-a-chip ».

Donald Ingber et ses collègues ont isolé des cellules intestinales humaines d'une tumeur et les ont cultivées dans l'un des deux canaux séparés par une membrane des cellules endothéliales dérivées des vaisseaux sanguins dans le canal adjacent.

Cette puce intestinale a recréé l'épithélium des villosités de l'intestin normal, ce qui signifie que les chercheurs pourraient étudier le péristaltisme et la fonction intestinale. Cependant, il n'a pas permis l'étude de processus utilisant des cellules intestinales normales de donneurs individuels, ce qui est crucial pour analyser les réponses spécifiques au patient pour la médecine personnalisée.

Maintenant, Ingber et son équipe ont résolu cette limitation en utilisant l'approche organoïde pour isoler les cellules souches intestinales à partir de biopsies humaines, en brisant les organoïdes et en faisant croître les cellules spécifiques au patient dans la puce intestinale. Ces cellules forment spontanément des villosités intestinales qui font face à la lumière du canal et à l'épithélium en étroite apposition à l'endothélium microvasculaire intestinal humain.

Cette approche présente un nouveau tremplin pour l'investigation des processus normaux et liés à la maladie d'une manière hautement personnalisée, y compris le transport des nutriments, digestion, différents troubles intestinaux, et les interactions intestinales avec les microbes commensaux ainsi que les agents pathogènes, "

Donald Ingber, le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering

L'équipe d'Ingber applique maintenant la même approche à différentes parties de l'intestin qui diffèrent par leur fonction et leur vulnérabilité aux maladies.

"À l'avenir, de tels efforts pourraient nous permettre de mieux comprendre les interactions homme-microbiome, modéliser les troubles de la malnutrition et les maladies inflammatoires de l'intestin, et effectuer des tests de dépistage personnalisés, " déclare le co-premier auteur de l'étude Alessio Tovaglieri (Département des sciences et technologies de la santé de l'ETH Zurich, La Suisse).

• La découverte de 100 nouveaux gènes pourrait aider la recherche sur les maladies de la pigmentation
• Les personnes présentant des symptômes du SCI sont susceptibles d'avoir de faibles niveaux de vitamine D,