Un développement révolutionnaire en génie biomédical a conduit à la création d’un système microphysiologique de l’estomac humain (hsMPS), ce qui représente un pas en avant significatif dans la compréhension et le traitement de diverses maladies gastro-intestinales, notamment le most cancers de l’estomac. L’équipe de recherche, dirigée par le professeur Tae-Eun Park du département de génie biomédical de l’UNIST et le professeur Seong-Ho Kong de l’hôpital universitaire nationwide de Séoul, a développé avec succès une puce biomimétique qui combine les systems organoïdes et d’organes sur puce pour simuler les mécanismes de défense complexes de la muqueuse gastrique humaine.
Les organoïdes, qui imitent les organes humains à l’aide de cellules souches, ont montré un grand potentiel en tant que modèles in vitro pour étudier des fonctions spécifiques. Cependant, ils n’ont pas la capacité de reproduire la stimulation mécanique ou les interactions de cellule à cellule trouvées dans le corps humain. Cette limitation a incité les chercheurs à développer une biopuce innovante able de recréer de véritables systèmes de defense de la muqueuse gastrique.
La biopuce nouvellement développée intègre un flux de fluide dans ses canaux microfluidiques pour simuler des stimuli mécaniques et faciliter les interactions de cellule à cellule. Les cellules substrats mésenchymateuses exposées au flux de fluide activent la prolifération des cellules souches gastriques tout en favorisant l’équilibre de la différenciation cellulaire. Ce processus imite finalement les caractéristiques clés nécessaires au développement de barrières muqueuses gastriques fonctionnelles à un niveau biologiquement pertinent.
Une réalisation remarquable démontrée par ce hsMPS est sa capacité à découvrir des mécanismes de défense inédits contre Helicobacter pylori – un agent pathogène associé à diverses maladies de l’estomac – d’une manière qui n’était pas probable avec les modèles existants. Le peptide de la muqueuse gastrique connu sous le nom de TFF1 a été observé formant des buildings semblables à une mosaïque au sein de groupes infectés par Helicobacter pylori – formant une barrière protectrice essentielle pour établir un système de défense efficace contre les facteurs infectieux externes. La suppression de l’expression des peptides de la muqueuse gastrique a entraîné des réactions inflammatoires plus graves.
« Cette étude présente le potentiel de notre modèle pour observer les interactions dynamiques entre les cellules épithéliales et les cellules immunitaires dans des puces infectées par Helicobacter pylori, contribuant ainsi à une compréhension globale de la stabilité de la barrière muqueuse gastrique », a expliqué le professeur Park.
Les résultats de la recherche, soutenus par la subvention de recherche du Laboratoire de recherche fondamentale (BRL) de la Recherche nationale (NRF), financée par le ministère des Sciences et des TIC (MSIT), ont été publiés en ligne le 31 juillet dans Sophisticated Science.
Ces avancées révolutionnaires dans le domaine des hsMPS ouvrent de nouvelles voies pour étudier les interactions hôte-microbe, développer des stratégies thérapeutiques pour les bacterial infections gastriques et acquérir une compréhension in addition approfondie des maladies gastro-intestinales. Cette technologie innovante de biopuce a le potentiel de réduire le recours à l’expérimentation animale tout en fournissant des informations précieuses sur les processus physiologiques complexes au sein de l’estomac humain.
