Image agrandie montrant des cellules souches adultes en train de se transformer en cellules osseuses après un traitement par des ondes sonores à haute fréquence. La couleur verte montre la présence de collagène, que les cellules produisent lorsqu’elles deviennent des cellules osseuses. Agrandissement : 60X. Crédit : Université RMIT
Des chercheurs ont utilisé des ondes sonores pour transformer des cellules souches en cellules osseuses, dans une avancée de l’ingénierie tissulaire qui pourrait un jour aider les patients à repousser les os perdus à cause d’un cancer ou d’une maladie dégénérative.
Le traitement innovant des cellules souches par les chercheurs de l’Université RMIT de Melbourne, en Australie, offre une solution intelligente pour surmonter certains des plus grands défis du domaine, grâce à la puissance de précision des ondes sonores à haute fréquence.
L’ingénierie tissulaire est un domaine émergent qui vise à reconstruire les os et les muscles en exploitant la capacité naturelle du corps humain à se guérir lui-même.
L’un des principaux défis de la repousse osseuse est la nécessité de disposer de grandes quantités de cellules osseuses qui se développeront et prospéreront une fois implantées dans la zone cible.
Illustration graphique du traitement innovant par cellules souches. La micropuce de gauche génère des ondes sonores à haute fréquence (en vert) pour manipuler avec précision les cellules souches, qui sont placées dans de l’huile de silicone sur une plaque de culture à fond de verre. Crédit : Université RMIT
Jusqu’à présent, les processus expérimentaux visant à transformer les cellules souches adultes en cellules osseuses ont utilisé des équipements compliqués et coûteux et ont eu du mal à produire en masse, ce qui rend irréaliste une application clinique généralisée.
De plus, les quelques essais cliniques qui ont tenté de faire repousser les os ont en grande partie utilisé des cellules souches extraites de la moelle osseuse du patient, une procédure très douloureuse.
Dans une nouvelle étude publiée dans le journal Smalll’équipe de recherche du RMIT a montré que les cellules souches traitées par des ondes sonores à haute fréquence se transformaient en cellules osseuses rapidement et efficacement.
Il est important de noter que le traitement était efficace sur plusieurs types de cellules, y compris les cellules souches dérivées de la graisse, qui sont beaucoup moins douloureuses à extraire d’un patient.
Image agrandie montrant des cellules souches adultes en train de se transformer en cellules osseuses après un traitement par des ondes sonores à haute fréquence. Les taches violettes indiquent la présence d’un “marqueur osseux” connu sous le nom de RUNX2. Agrandissement : 60X. Crédit : Université RMIT
Rapide et simple
La cochercheuse principale, le Dr Amy Gelmi, a déclaré que la nouvelle approche était plus rapide et plus simple que les autres méthodes.
“Les ondes sonores réduisent de plusieurs jours le temps de traitement habituellement nécessaire pour que les cellules souches commencent à se transformer en cellules osseuses”, a déclaré Gelmi, chargée de recherche du vice-chancelier au RMIT.
“Cette méthode ne nécessite pas non plus de médicaments spéciaux induisant la formation d’os et elle est très facile à appliquer aux cellules souches.
“Notre étude a révélé que cette nouvelle approche a un fort potentiel pour être utilisée pour traiter les cellules souches, avant de les enrober sur un implant ou de les injecter directement dans le corps pour l’ingénierie tissulaire.”
Les ondes sonores à haute fréquence pour le traitement des cellules souches sont générées sur cette micropuce, une technologie peu coûteuse et facile à mettre à l’échelle développée par l’Université RMIT. Crédit : Université RMIT
Les ondes sonores à haute fréquence utilisées dans le traitement des cellules souches ont été générées sur une micropuce à faible coût développée par le RMIT.
Le professeur distingué Leslie Yeo, co-chercheur principal, et son équipe ont passé plus d’une décennie à étudier l’interaction des ondes sonores à des fréquences supérieures à 10 MHz avec différents matériaux.
Le dispositif générateur d’ondes sonores qu’ils ont mis au point peut être utilisé pour manipuler avec précision des cellules, des fluides ou des matériaux.
“Nous pouvons utiliser les ondes sonores pour appliquer juste la bonne quantité de pression aux bons endroits des cellules souches, afin de déclencher le processus de changement”, a déclaré Yeo. “Notre dispositif est bon marché et simple à utiliser, il pourrait donc facilement être étendu pour traiter simultanément un grand nombre de cellules – ce qui est vital pour une ingénierie tissulaire efficace.”
La prochaine étape de la recherche consistera à étudier les méthodes permettant de faire évoluer la plateforme, en vue de développer des bioréacteurs pratiques permettant une différenciation efficace des cellules souches.
Cette recherche multidisciplinaire, menée par les écoles de sciences et d’ingénierie du RMIT, a été financée par des subventions de projets de découverte du Conseil australien de la recherche.
Référence : “Short-Duration High Frequency MegaHertz-Order Nanomechanostimulation Drives Early and Persistent Osteogenic Differentiation inMesenchymal Stem Cells” par Lizebona August Ambattu, Amy Gelmi et Leslie Y. Yeo, 13 janvier 2022, Petit.
DOI : 10.1002/smll.202106823
