Les maux de dos liés aux disques pourraient un jour rencontrer leur équivalent thérapeutique : une thérapie génique délivrée par des nanoporteurs d’origine naturelle qui, selon une nouvelle étude, répare les disques endommagés de la colonne vertébrale et réduit les symptômes de la douleur chez la souris.
Les scientifiques ont conçu des nanoporteurs en utilisant des cellules du tissu conjonctif de souris appelées fibroblastes comme modèle de cellules cutanées et les ont chargés de matériel génétique pour une protéine essentielle au développement des tissus. L’équipe a injecté une solution contenant les supports dans des disques endommagés chez des souris au même moment où la blessure au dos s’est produite.
En évaluant les résultats sur 12 semaines, les chercheurs ont découvert grâce à l’imagerie, à l’analyse des tissus et à des tests mécaniques et comportementaux que la thérapie génique rétablissait l’intégrité structurelle et la fonction des disques dégénérés et réduisait les signes de maux de dos chez les animaux.
“Nous disposons de cette stratégie unique capable à la fois de régénérer les tissus et d’inhiber certains symptômes de la douleur”, a déclaré Devina Purmessur Walter, co-auteure principale, professeure agrégée de génie biomédical à l’Ohio State University.
Bien qu’il reste encore beaucoup à apprendre, les résultats suggèrent que la thérapie génique pourrait offrir une alternative efficace et durable aux opioïdes pour la gestion des maux de dos débilitants.
“Cela peut être utilisé en même temps qu’une intervention chirurgicale pour stimuler la guérison du disque lui-même”, a déclaré Natalia Higuita-Castro, co-auteure principale, professeure agrégée de génie biomédical et de chirurgie neurologique à l’Ohio State. “Vos propres cellules font réellement le travail et retrouvent un état sain.”
L’étude a été publiée en ligne récemment dans la revue Biomatériaux.
On estime que 40 % des cas de lombalgie sont attribués à la dégénérescence des disques intervertébraux coussinés qui absorbent les chocs et assurent la flexibilité de la colonne vertébrale, suggèrent des recherches antérieures. Et bien que couper le tissu bombé d’une hernie discale pendant la chirurgie réduit généralement la douleur, cela ne répare pas le disque lui-même, qui continue de dégénérer avec le temps.
“Une fois que vous enlevez un morceau, le tissu se décompresse comme un pneu crevé”, a déclaré Purmessur Walter. “Le processus pathologique se poursuit et affecte les autres disques de chaque côté, car vous perdez la pression essentielle au fonctionnement de la colonne vertébrale. Les cliniciens ne disposent pas d’un bon moyen de résoudre ce problème.”
Cette nouvelle étude s’appuie sur des travaux antérieurs du laboratoire de Higuita-Castro, qui ont rapporté il y a un an que des nanoporteurs appelés vésicules extracellulaires chargées de marchandises anti-inflammatoires ont freiné les lésions tissulaires dans les poumons endommagés de souris. Les supports modifiés sont des répliques des vésicules extracellulaires naturelles qui circulent dans le sang humain et les fluides biologiques, transportant des messages entre les cellules.
Pour créer les vésicules, les scientifiques appliquent une charge électrique à une cellule donneuse pour ouvrir temporairement des trous dans sa membrane et y délivrer de l’ADN obtenu de l’extérieur qui se convertit en une protéine spécifique, ainsi que des molécules qui incitent à la fabrication d’encore plus de protéines fonctionnelles. .
Dans cette étude, la cargaison consistait en du matériel permettant de produire une protéine de facteur de transcription « pionnière » appelée FOXF1, qui est importante dans le développement et la croissance des tissus.
“Notre concept récapitule le développement : FOXF1 est exprimé au cours du développement et dans les tissus sains, mais il diminue avec l’âge”, a déclaré Purmessur Walter. “Nous essayons essentiellement de tromper les cellules et de leur redonner un coup de pouce dans leur état de développement lorsqu’elles grandissent et sont en meilleure santé.”
Dans des expériences, des souris avec des disques blessés traitées avec des nanoporteurs FOXF1 ont été comparées à des souris blessées ayant reçu une solution saline ou des nanoporteurs factices et à des souris indemnes.
Par rapport aux témoins, les disques des souris recevant une thérapie génique ont montré de nombreuses améliorations : les tissus ont rebondi et sont devenus plus stables grâce à la production d’une protéine qui retient l’eau et d’autres protéines matricielles, contribuant toutes à favoriser l’amplitude de mouvement, la portance et la flexibilité. dans la colonne vertébrale. Des tests comportementaux ont montré que le traitement diminuait les symptômes de la douleur chez les souris, bien que ces réponses différaient selon le sexe : les hommes et les femmes présentaient différents niveaux de susceptibilité à la douleur en fonction des types de mouvements évalués.
Les résultats témoignent de l’intérêt d’utiliser des cellules de donneurs adultes universels pour créer ces thérapies par vésicules extracellulaires, ont déclaré les chercheurs, car elles ne comportent pas de risque de générer une réponse immunitaire. La thérapie génique fonctionnerait également, idéalement, comme un traitement ponctuel – un cadeau thérapeutique qui continue de donner.
“L’idée de la reprogrammation cellulaire est que vous exprimez ce facteur de transcription et que la cellule se convertit ensuite vers cet état plus sain et reste attachée à ce phénotype plus sain – et cette conversion n’est normalement pas transitoire”, a déclaré Higuita-Castro. “Donc, en théorie, vous ne vous attendez pas à devoir re-doser de manière significative.”
D’autres expériences sont à venir, testant les effets d’autres facteurs de transcription qui contribuent au développement du disque intervertébral. Et comme cette première étude a porté sur de jeunes souris adultes, l’équipe prévoit également de tester les effets de la thérapie sur des animaux plus âgés qui modélisent la dégénérescence liée à l’âge et, éventuellement, dans le cadre d’essais cliniques sur des animaux plus gros connus pour développer des problèmes de dos.
Higuita-Castro, directeur de la thérapeutique avancée et de l’ingénierie au College of Medicine Davis Heart and Lung Research Institute et membre principal du corps professoral de l’Ohio State’s Gene Therapy Institute, et Purmessur Walter, chercheur au Spine Research Institute de l’Ohio State et directeur du Spinal Le laboratoire thérapeutique du College of Engineering est co-chercheur principal des subventions des National Institutes of Health finançant cette recherche.
Les autres co-auteurs incluent les co-premiers auteurs Shirley Tang et Ana Salazar-Puerta, Mary Heimann, Kyle Kuchynsky, Maria Rincon-Benavides, Mia Kordowski, Gillian Gunsch, Lucy Bodine, Khady Diop, Connor Gantt, Safdar Khan, Anna Bratasz, Olga. Kokiko-Cochran, Julie Fitzgerald et Benjamin Walter, tous de l’État de l’Ohio ; Damien Laudier de l’École de médecine Icahn du Mont Sinaï; et Judith Hoyland de l’Université de Manchester.
L’État de l’Ohio a déposé une demande de brevet sur la thérapie génique non virale pour le traitement de manière mini-invasive des troubles musculo-squelettiques douloureux.
2024-05-17 04:49:45
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