De nouvelles recherches peuvent aider à surmonter les défis de la recherche sur le diabète

Les scientifiques axés sur la recherche de meilleurs traitements ou traitements pour le diabète de type 1 ou 2 sont douloureusement conscients des limites actuelles, notamment de l'utilisation de tissus animaux dans des études qui ne se traduisent souvent pas par des essais sur l'homme.

Nouvelle recherche publiée le 29 juin dans Communications Nature pourrait aider les chercheurs à surmonter certains des plus grands défis de faire passer la recherche sur le diabète du laboratoire aux essais sur l'homme et à la clinique.

En utilisant une technologie développée pour la première fois à l'Université de Miami Miller School of Medicine et une approche brevetée de la Miller School pour améliorer l'oxygénation des tissus cultivés, les chercheurs seront probablement en mesure de mener des études de régénération et de développement en temps réel dans le pancréas humain.

La découverte pourrait conduire à des traitements qui régénèrent son propre pancréas sans avoir besoin de transplantation, selon l'auteur principal de l'étude, Juan Domínguez-Bendala, Ph.D., directeur du développement des cellules souches pour la recherche translationnelle et professeur agrégé de chirurgie à la recherche sur le diabète Institut, Université de Miami Miller School of Medicine.

Le Dr Bendala a expliqué que chez les personnes atteintes de diabète de type 1, le propre système immunitaire du corps tue les cellules bêta, ou cellules des îlots, dans le pancréas qui produisent l'insuline. Les médecins ont transplanté pendant des années des îlots de donneurs pour reconstituer ces cellules.

Mais l'approche présente des défis. L'un est la rareté des donneurs pour la transplantation d'organes. Une autre est que lorsque la transplantation des cellules des îlots est possible, le corps du receveur rejettera probablement les cellules du donneur à moins que le receveur ne soit immunodéprimé. L'immunosuppression, seule, entraîne des complications.

Les deux piliers de notre recherche sont de reconstituer les cellules des îlots qui ont été perdues, puis d'arrêter l'auto-immunité, qui est la cause sous-jacente de la maladie. Nous souhaitons également utiliser la régénération endogène.

Nous avons découvert qu'il existe des cellules souches pancréatiques que nous appelons progéniteurs car elles se sont déjà engagées à faire partie du tissu pancréatique. En fin de compte, nous voulons les inciter à se répliquer et donner naissance à de nouvelles cellules productrices d'insuline chez le patient, au lieu de transplanter des cellules bêta à partir d'une source externe. « 

Juan Domínguez-Bendala, Ph.D., auteur principal de l'étude et professeur agrégé de chirurgie, Diabetes Research Institute, University of Miami Miller School of Medicine

Les tranches pancréatiques humaines sont des tranches très fines du pancréas qui maintiennent ensemble l'architecture naturelle de l'organe, y compris les îlots indispensables.

« Les îlots de ces tranches sont entourés de cellules acineuses, qui produisent les sucs digestifs dans le pancréas, et surtout les canaux, où nous avons trouvé les cellules souches progénitrices qui peuvent donner naissance à de nouvelles cellules bêta », a déclaré le Dr Bendala. « C'est pourquoi ces tranches sont un outil très puissant pour étudier l'organe. C'est comme si vous aviez une fenêtre sur le pancréas vivant. »

Le problème lorsque l'on étudie le processus de régénération dans des tranches pancréatiques humaines est que le tissu ne dure que quelques jours avant de se désintégrer et de mourir.

Le Dr Bendala et ses collègues ont déterminé que la principale raison de la mort cellulaire dans les tranches était un manque d'oxygène. Le pancréas est un organe très vascularisé et sa découpe coupe son approvisionnement en sang.

Dr. Bendala et co-auteur sur le Communications Nature papier Ricardo Pastori, Ph.D., professeur de recherche en médecine, immunologie et microbiologie et directeur du Laboratoire de biologie moléculaire de l'Institut de recherche sur le diabète, a contourné le problème en plaçant des tranches pancréatiques humaines dans un appareil de culture qu'ils ont inventé et qui utilise un perfluorocarbone (PFC) membrane.

« Le PFC est un composé si riche en oxygène que vous pouvez le respirer sous sa forme liquide », a déclaré le Dr Bendala. «Nous avons publié sur cet appareil et montré que les îlots survivent et fonctionnent beaucoup mieux lorsque nous les cultivons sur PFC. Et lorsque nous différencions les cellules souches en cellules bêta, le processus se produit beaucoup plus efficacement lorsque vous les mettez en PFC.

« Il n'était pas surprenant que lorsque nous avons placé les tranches de pancréas humain dans la membrane PFC, elles ont survécu et ont fait beaucoup mieux que les témoins. Nous avons pu les garder en vie pendant environ 2 semaines, certaines ont duré jusqu'à 3 semaines et elles étaient pleinement fonctionnelles. pendant ce temps. »

Le maintien en vie de tranches pancréatiques humaines est une avancée majeure dans la recherche sur le diabète, en particulier dans le domaine de la régénération des îlots, a-t-il déclaré.

« Vous avez besoin d'un modèle lorsque vous étudiez la régénération. Traditionnellement, nous avons utilisé le modèle de la souris et, malheureusement, ce qui se passe chez les souris en laboratoire ne se déroule souvent pas chez l'homme », a déclaré le Dr Bendala. « Ce travail est révolutionnaire car en utilisant ces coupes pancréatiques humaines, nous pouvons assister et surveiller la régénération dans un modèle humain qui ressemble à un véritable organe. Cela n'était pas possible auparavant parce que le tissu ne vivait tout simplement pas assez longtemps. »

Les chercheurs de la Miller School ont également testé une molécule appelée BMP-7, dont ils ont montré dans des études précédentes qu'elle agissait comme carburant pour les cellules souches. Ils ont montré dans cet article que le BMP-7 peut induire la prolifération de progéniteurs pancréatiques dans des coupes pancréatiques humaines.

« Lorsque nous avons ajouté du BMP-7 à des coupes pancréatiques humaines, nous avons pu détecter des cellules progénitrices s'activant, proliférant puis donnant naissance à de nouvelles cellules bêta. Nous avons pu voir cela se produire sous nos yeux », a-t-il déclaré.

Le fait que l'étude ait également inclus des tissus de patients diabétiques humains de type 2 et de type 1 rend beaucoup plus probable que la recherche facilitera la progression vers des essais cliniques humains.

« J'ai fait un pas en arrière lorsque j'ai vu cela pour la première fois. Il s'agissait d'une tranche de pancréas humaine vivante d'un patient décédé il y a 10 jours », a-t-il expliqué. « Je ne pouvais pas m'empêcher de penser, imaginez si nous avions fait cela chez le patient s'il était encore en vie? C'est vraiment puissant. »

Le Dr Bendala a envoyé gratuitement des plats à base de PFC à plusieurs autres centres menant des recherches sur le diabète, afin qu'ils puissent étudier l'approche et potentiellement reproduire les résultats. En attendant, le Dr Bendala et ses collègues de la Miller School criblent des molécules autres que BMP-7 pour voir si elles ont le potentiel de créer de nouvelles cellules bêta en induisant des progéniteurs ou en induisant la réplication de cellules bêta préexistantes.

L'objectif est d'avoir une thérapie à présenter à la FDA pour produire des cellules bêta d'ici quelques années.

« Ces technologies vont considérablement accélérer notre capacité à décider ce qui va fonctionner dans les essais cliniques », a-t-il déclaré.

La source:

Système de santé de l'Université de Miami, Miller School of Medicine

Référence de la revue:

Qadir, M. M. F., et al. (2020) Culture à long terme de tranches pancréatiques humaines comme modèle pour étudier la régénération des îlots en temps réel. Communications Nature. doi.org/10.1038/s41467-020-17040-8.

Vous pourriez également aimer...