Une équipe de recherche dirigée par l’USC STEM-WELLS a réalisé une étape majeure dans l’effort de construction de reins synthétiques de souris et de synthèse humaine. Dans un nouvel article publié dans Cellule soucheles scientifiques décrivent la génération de structures rénales plus matures et complexes (organoïdes) que jamais auparavant.
« Il s’agit d’un outil révolutionnaire pour créer des modèles plus précis pour étudier la maladie rénale, qui affecte un adulte sur sept », a déclaré l’auteur correspondant Zhongwei Li, professeur agrégé de médecine, et la biologie des cellules souches et la médecine régénérative à la Keck School of Medicine of USC. « C’est également une étape importante envers notre objectif à long terme de construire un rein synthétique fonctionnel pour plus de 100 000 patients aux États-Unis en attente de transplantation – le seul guérison pour une maladie rénale terminale. »
Des scientifiques du laboratoire Li avaient déjà construit des organoïdes composés de néphrons, les unités de filtrage du rein. Ils avaient également produit des organoïdes ressemblant aux conduits de collecte des reins, qui concentrent l’urine.
Maintenant, dirigée par les premiers auteurs Biao Huang, Pedro Medina et Zipeng Zeng du Lab Li, et Jincan He de l’Université Tongji à Shanghai, l’équipe a réussi à combiner Nephron et collectionner des composants de conduits pour produire ce qu’ils ont surnommé « assembloïdes ».
Les scientifiques ont d’abord optimisé les conditions pour la croissance des assembloïdes de souris et humains en laboratoire. Ils ont ensuite transplanté la souris et les assembloïdes humains en souris vivantes, où ils ont mûri – poussant plus grand et développant des tissus conjonctifs et des vaisseaux sanguins.
« En mûrissant les assembloïdes dans l’environnement natif du corps, nous avons exploité la capacité naturelle des cellules progénitrices rénales à s’auto-assembler », a déclaré Li. « Nous pensons que ce sera une clé pour réussir dans l’effort complexe de la construction de reins synthétiques fonctionnels. »
Les assembloïdes de souris et humains présentaient des fonctions de type rénal, telles que la filtration sanguine, l’absorption de protéines telles que l’albumine, la capacité de sécréter des hormones rénales et les premiers signes de production d’urine.
Alors que les organoïdes rénaux précédents ne mûrissent qu’à un stade embryonnaire, les assembloïdes de souris ont atteint le même niveau de maturité qu’un rein de souris nouveau-né, basé sur l’activité des gènes et d’autres repères. Les assembloïdes humains ont également mûri au-delà du stade embryonnaire, bien que leur niveau de maturité précis n’a pas pu être déterminé en raison de l’absence d’échantillons de rein humains nouveau-nés disponibles.
L’étude fournit également une preuve de concept que les assembloïdes peuvent servir de modèles à haute fidélité pour étudier les maladies rénales humaines complexes.
Par exemple, les scientifiques ont cultivé des assembloïdes humains à partir de cellules avec un seul changement génétique – la perte d’un gène PKD2 fonctionnel – qui provoque une maladie rénale polykystique dominante autosomique, une affection génétique où les reins développent de multiples kystes qui nuisent à leur fonction. Ces assembloïdes malades se sont transformés en grands kystes rénaux humains chez des souris vivantes et présentaient des caractéristiques complexes de maladie telles que l’inflammation et la fibrose qui ne pouvaient pas être modélisées auparavant.
« Notre étude fournit un nouvel outil puissant pour étudier une large gamme de maladies rénales complexes », a déclaré Li, « ainsi qu’une base solide pour l’ingénierie des reins synthétiques fonctionnels comme option de sauvetage pour les patients qui en ont besoin. »
