La recherche révèle de nouvelles façons de cultiver des cellules cérébrales à traiter et à étudier

Les scientifiques de la faculté de médecine Duke-NUS et leurs collaborateurs ont mis au point de nouvelles méthodes pour cultiver des cellules cérébrales à partir de cellules souches afin de traiter et d'étudier les maladies neurodégénératives. Cette nouvelle technologie constitue la base de deux projets de recherche récents dans le cadre du nouveau Centre de neurosciences GK Goh (le Centre GK Goh) à Duke-NUS, offrant l'espoir de nouveaux traitements aux patients souffrant de maladies neurologiques telles que la maladie d'Alzheimer, l'accident vasculaire cérébral ischémique et La maladie de Parkinson.

Le centre GK Goh a été créé dans le cadre du programme Neuroscience & Behavioral Disorders (NBD) de Duke-NUS pour étudier l'impact du vieillissement sur le cerveau grâce à des découvertes telles que celles-ci. Il est dirigé par le professeur Zhang Suchun, neuroscientifique, qui est également directeur du programme NBD de Duke-NUS.

Dans le premier projet de recherche, publié dans Science avancéeles scientifiques ont réussi à cultiver des neurones (cellules nerveuses) à partir de cellules souches pour les transplanter chez des patients victimes d'un accident vasculaire cérébral afin de réparer les tissus cérébraux endommagés.

Les cellules ont été cultivées sur un cocktail chimique composé de fibrinogène, une protéine qui aide à la coagulation du sang ; et Maraviroc, un médicament utilisé pour traiter les infections. Ce mélange a protégé les cellules de l’inflammation lorsqu’elles ont été transplantées dans l’environnement hautement enflammé d’un cerveau touché par un accident vasculaire cérébral ischémique.

Dans les essais précliniques, les cellules ont non seulement survécu, mais ont réussi à mûrir pour devenir le type de neurone cible et à réparer le cerveau endommagé sur une période de 30 jours. Avant cette découverte, les cellules transplantées avaient de faibles taux de survie, car la plupart d’entre elles mouraient dans la cavité ischémique du cerveau en raison d’une inflammation.

L’accident vasculaire cérébral ischémique, qui survient lorsque l’apport sanguin au cerveau est soudainement réduit, est l’une des principales causes de décès et d’invalidité dans le monde. À l’échelle mondiale, une personne sur quatre âgée de plus de 25 ans sera victime d’un accident vasculaire cérébral au cours de sa vie. À ce jour, la seule possibilité d’atténuer les dommages causés par un accident vasculaire cérébral réside dans les six heures suivant l’événement. Même alors, presque tous les survivants ne se rétablissent pas complètement et vivent avec des handicaps, tels que la paralysie et des troubles cognitifs. Aucun traitement n’est disponible pour restaurer complètement la fonction.

“Le cerveau humain a une capacité très limitée à se régénérer, il est donc nécessaire de disposer d'un traitement plus efficace pour les maladies neurologiques. Les approches basées sur les cellules souches sont prometteuses car elles peuvent protéger les neurones blessés contre d'autres dommages et remplacer les neurones perdus. Notre méthode de transplantation a Il a été prouvé que les cellules cultivées peuvent mûrir pour devenir des neurones fonctionnels et potentiellement s'intégrer dans les circuits cérébraux dans des conditions telles qu'un accident vasculaire cérébral, une lésion de la moelle épinière et la maladie de Parkinson », a déclaré le Dr Wang Zhifu, auteur principal de l'étude et chercheur associé à Duke-NUS. ' Programme NBD.

L'équipe a obtenu une licence pour la méthode et des demandes de brevet sont en cours pour cette technologie, qui s'est également révélée efficace dans d'autres maladies neurodégénératives, notamment la maladie de Parkinson. Dans des études antérieures sur la maladie de Parkinson, le professeur Zhang et ses collaborateurs ont utilisé leur méthode pour produire des neurones dopaminergiques. Ces cellules, situées dans le mésencéphale, dégénèrent avec l’apparition de la maladie.

Les neurones sains cultivés peuvent ensuite être transplantés dans le cerveau des personnes atteintes de la maladie de Parkinson, où les cellules se développent et régénèrent ainsi les tissus endommagés. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Cellule souche et Médecine naturelle. L'équipe cherche à obtenir l'approbation des régulateurs américains pour lancer des essais cliniques sur la sécurité humaine.

“Bien que son inaccessibilité rende toute étude du cerveau difficile, notre stratégie consiste à utiliser la nouvelle technologie pour guider les cellules souches vers le développement de divers types de neurones. Avec ces cellules cérébrales fonctionnelles, nous pouvons étudier leur vieillissement et découvrir leurs rôles dans les maladies neurodégénératives. Les nouvelles connaissances aideront à trouver de nouvelles thérapies plus efficaces pour traiter les maladies cérébrales et peut-être même ralentir le processus de vieillissement », a déclaré le professeur Zhang.

En utilisant la même technologie, l’équipe du Centre GK Goh est également la première au monde à produire des neurones à noradrénaline, des cellules nerveuses spécialisées situées dans le tronc cérébral, qui se connectent à chaque partie du cerveau et de la moelle épinière. Ces neurones dégénèrent dans de nombreuses pathologies telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson, souvent dès 10 ans avant l'apparition des symptômes. La production de ces cellules permettra aux scientifiques d’étudier pourquoi elles sont vulnérables et comment leur dégénérescence provoque les maladies. Cette recherche a été publiée dans Biotechnologie naturelle.

« Je suis ravi que nos scientifiques aient déjà réalisé des découvertes marquantes qui contribueront grandement à aider les patients souffrant de maladies neurodégénératives à Singapour. Je suis convaincu que ce centre continuera à permettre à Duke-NUS de proposer des interventions innovantes au chevet des patients qui non seulement améliorer la qualité de vie de l'individu, mais également soutenir les efforts de notre pays pour vieillir en meilleure santé », a déclaré M. GK Goh, qui est également président émérite du conseil exécutif international de la Temasek Foundation International et membre du conseil d'administration de la Temasek Foundation.

“Le potentiel de cette nouvelle technologie est illimité. Le professeur Zhang et son équipe ont cultivé plus d'une douzaine de types différents de neurones fonctionnels, notamment ceux du cerveau, des yeux et de la moelle épinière”, a déclaré le professeur Thomas Coffman, doyen de Duke-NUS.

“Ils ont également collecté un vaste spectre d'échantillons biologiques qu'ils peuvent utiliser en tandem pour décoder le vieillissement du cerveau, un processus physiologique que nous connaissons encore peu. Nous sommes reconnaissants pour le don de la famille GK Goh, qui nous offrira le signifie tester des médicaments et développer de nouvelles thérapies pour des maladies cérébrales autrement incurables.