Pour la première fois, des scientifiques cultivent des reins humains à l’intérieur de cochons

Des scientifiques cultivent des reins humains à l'intérieur de cochons.

Pour la première fois, un organe humain solide a été cultivé à partir de zéro dans un animal – une première étape dans un processus qui pourrait résoudre potentiellement les pénuries d’organes et sauver d’innombrables vies.

Des chercheurs chinois ont cultivé des reins humains partiellement humains à un stade précoce à l’intérieur de porcelets embryonnaires, en utilisant diverses techniques de génie génétique, révèle un nouveau rapport.

“Cette étude démontre la faisabilité de générer un organe humanisé chez les porcs, ouvrant des perspectives passionnantes”, a déclaré le chercheur principal Liangxue Lai. Il est directeur adjoint de l’Institut chinois du sud de la biologie des cellules souches et de la médecine régénérative aux instituts de biologie et de santé de Guangzhou.

Les chercheurs ont généré une série de cinq reins humanoïdes chez des porcs qui avaient atteint le stade du mésonephros, le deuxième stade du développement des reins, après 25 à 28 jours de développement.

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Environ 50% à 70% des cellules de ces reins à un stade précoce étaient humaines, a déclaré Lai.

“Si la durée de gestation était prolongée, il est possible que la proportion de cellules humaines augmente, mais d’autres obstacles techniques peuvent également exister”, a déclaré Lai. “Nous travaillons là-dessus.”

Massimo Mangiola, directeur du laboratoire d’immunogénétique de l’Institut de transplantation de NYU Langone à New York, a qualifié cela d'”organes primordiaux”.

“Ils ont clairement montré qu’ils peuvent faire pousser des cellules humaines en organes primordiaux”, a déclaré Mangiola, qui n’a pas participé à la recherche. “Cela n’avait jamais été fait auparavant. Il est un peu tôt pour dire si cela va se développer en un rein humain complet, mais c’était la première étape nécessaire vers cet objectif.”

Des recherches antérieures ont utilisé des méthodes similaires pour générer des tissus humains tels que le sang ou le muscle chez les porcs, mais c’est la première fois qu’un organe partiellement humain est réellement cultivé.

Les chercheurs se sont concentrés sur les reins car ils sont l’un des premiers organes à se développer et sont également les organes les plus couramment transplantés chez les humains, selon des notes de référence.

Dans cet effort, les chercheurs ont d’abord créé des embryons de porc génétiquement modifiés manquant de deux gènes essentiels au développement des reins. Cela a créé un espace vide – une “niche” en forme de rein – à l’intérieur des embryons dans lequel les cellules souches humaines pourraient se développer avec moins de concurrence des cellules de porc.

L’un des défis de l’intégration des cellules souches humaines dans les embryons de porc est que les cellules de porc surpassent les cellules humaines pendant le développement, ont noté les auteurs de l’étude.

Ensuite, les chercheurs ont modifié génétiquement les cellules souches humaines pour les rendre plus susceptibles de s’intégrer aux embryons de porc et moins susceptibles de s’autodétruire. Ces cellules ont ensuite été cultivées en cellules “naïves” qui ressemblent à des cellules embryonnaires humaines précoces.

Les embryons de porc contenant des cellules souches humaines ont ensuite été cultivés en laboratoire, en utilisant des nutriments et des hormones uniques pour favoriser la croissance des cellules humaines et de porc, avant que les chercheurs n’implantent les embryons en développement dans des truies porteuses.

En tout, les chercheurs ont transféré 1 820 embryons à 13 mères porteuses, indique l’étude.

Après 25 à 28 jours, les chercheurs ont mis fin à la gestation et extrait les embryons pour voir si les embryons avaient réussi à produire des reins humanisés.

Les chercheurs ont collecté cinq embryons de porc qui avaient des reins structurellement normaux pour leur stade de développement.

Les chercheurs ont constaté que l’ingénierie génétique avait réussi à localiser le développement des cellules humaines principalement dans les reins, le reste de l’embryon étant composé de cellules porcines.

Les résultats de l’étude ont été publiés le 7 septembre dans la revue Cell Stem Cell.

“Nous avons constaté que si vous créez une niche dans l’embryon de porc, alors les cellules humaines vont naturellement dans ces espaces”, a déclaré l’auteur principal Zhen Dai, des instituts de biologie et de santé de Guangzhou, dans un communiqué de presse de la revue. “Nous avons vu seulement très peu de cellules nerveuses humaines dans le cerveau et la moelle épinière et aucune cellule humaine dans la crête génitale, ce qui indique que les cellules souches pluripotentes humaines ne se sont pas différenciées en cellules germinales.”

Cette légère prolifération peut être davantage empêchée en éliminant plus de gènes dans les cellules souches humaines lors d’études futures, ont déclaré les chercheurs.

La prochaine étape consiste à permettre aux reins de se développer plus longtemps, afin de voir si les cellules humaines continuent de surpasser les cellules de porc pendant le développement. Les chercheurs travaillent également à la génération d’autres organes humains chez les porcs, notamment le cœur et le pancréas.

L’objectif à long terme est de créer des organes humains cultivés chez le porc prêts pour la transplantation, mais les chercheurs reconnaissent que le travail sera complexe et pourrait prendre de nombreuses années.

“Étant donné que les organes ne sont pas composés d’une seule lignée cellulaire, pour avoir un organe où tout provient de l’humain, nous devrions probablement devoir modifier les porcs de manière beaucoup plus complexe, ce qui pose également des défis supplémentaires”, a déclaré l’auteur principal Miguel Esteban, des Instituts de biomédecine et de santé de Guangzhou, dans le communiqué de presse.

Les scientifiques devront trouver un moyen d’éliminer complètement les cellules de porc concurrentes s’ils veulent faire pousser un rein entièrement humain à l’intérieur d’un porc, a déclaré Mangiola.

“Ils doivent surmonter deux obstacles”, dit-il. “Le premier est : pouvez-vous créer un organe entièrement fonctionnel ? Et le deuxième obstacle serait : pouvez-vous créer un organe entièrement composé de cellules humaines ?”

Toute cellule de porc restante dans le rein augmente la probabilité de rejet de l’organe après la transplantation, a-t-il souligné.

QUESTION

L’objectif ultime serait de faire pousser un rein sur mesure composé des propres cellules d’un patient dans un porc, a déclaré Mangiola.

“Il sera perçu par mon système immunitaire comme étant moi-même, et non rejeté”, a-t-il expliqué.

Mais il y a un autre inconvénient potentiel – la possibilité que des virus de porc se développent dans les cellules humaines, a ajouté Mangiola.

“Certains de ces virus ne posent pas beaucoup de problèmes chez le porc, mais, bien sûr, lorsqu’ils sont dans notre corps, ils pourraient sauter d’une espèce à une autre et, en fait, créer une nouvelle pandémie, ce qui est l’une des préoccupations de la Food and Drug Administration des États-Unis en ce qui concerne la xénotransplantation”, a-t-il déclaré.

Plus d’informations

La Mayo Clinic propose plus d’informations sur la transplantation rénale.

SOURCES : Liangxue Lai, PhD, directeur adjoint, Institut de biologie des cellules souches et de médecine régénérative du Sud de la Chine, Instituts de biom