Modèle d'organoïdes humains microenvironnement endométrial 3D

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Les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont conçu un microenvironnement endométrial 3D en développant une matrice extracellulaire synthétique (ECM) inspirée des tissus pour les cellules de l'endomètre humain. Ce modèle simule les aspects clés du cycle menstruel humain et introduit une plate-forme synthétique pour étudier la communication cellule-cellule et cellule-matrice dans un environnement contrôlé, à long terme et réglable qui aidera à comprendre les mécanismes qui régissent la santé et les maladies menstruelles humaines.

L’article de recherche intitulé « Le modèle de co-culture organoïde de l’endomètre humain cyclique dans une matrice extracellulaire entièrement synthétique permet l’étude de la diaphonie épithéliale-stromale » a été publié dans la revue Cell Press Med.

Dans l’endomètre, les hormones sexuelles entraînent une croissance et une maturation rapides des tissus ainsi que des changements tout aussi dynamiques dans les interactions de la MEC avec les cellules associées moléculairement et mécaniquement à la fonction de reproduction. Il s’agit d’un exemple étonnant de biologie régénérative en action. Ces extraordinaires qualités régénératrices jouent également un rôle dans des maladies invalidantes courantes comme l’endométriose, pour lesquelles il existe un besoin urgent de nouveaux traitements.

Les populations de cellules du stroma et de l’épithélium jouent un rôle majeur dans la médiation des signaux des hormones sexuelles au cours du cycle menstruel humain. Cependant, le manque de modèles permettant leur étude a freiné les progrès du domaine. Dans ce travail, des chercheurs du MIT ont synthétisé une nouvelle ECM pour permettre des études parallèles sur les cellules stromales et les organoïdes épithéliaux de l'endomètre.

Les co-auteurs principaux Juan Gnecco, PhD, maintenant professeur adjoint au département de génie biomédical de Tufts, et Alexander Brown, PhD, l'ont fait en analysant la composition de la matrice et l'expression de l'intégrine endométriale dépendante du cycle menstruel pour trouver une interaction cellule-matrice potentielle. des indices à incorporer dans un hydrogel à base de polyéthylène glycol (PEG) réticulé avec des peptides labiles à la métalloprotéinase matricielle. Ensuite, ils ont recherché les caractéristiques biophysiques et moléculaires de l’endomètre pour déterminer quels types de mélanges fonctionneraient pour la croissance hormonale et la différenciation des organoïdes épithéliaux, des cellules stromales et des co-cultures des deux types de cellules. Lorsqu'il est co-encapsulé dans des hydrogels adaptés à un régime de rigidité similaire à celui du tissu natif et fonctionnalisé avec deux peptides, un peptide d'adhésion dérivé du collagène (GFOGER) et un peptide dérivé de la fibronectine (PHSRN-K-RGD), chaque type de cellule présentait des caractéristiques. réponses morphologiques et moléculaires aux changements hormonaux.

Comme preuve de concept, ils ont ensuite utilisé ce modèle pour montrer comment les comportements hormono-dépendants de l’épithélium endométrial en co-culture avec stroma sont différents de ceux en monoculture. Par exemple, ils ont constaté que le signal pro-inflammatoire IL1B semble conduire les co-cultures de l’endomètre, mais pas les monocultures, vers un état qui imite les symptômes de maladies comme l’endométriose.

Ce modèle permet d'étudier les effets moléculaires et phénotypiques de la diaphonie épithéliale-stromale de l'endomètre dans des cultures à long terme de cellules endométriales dérivées de patientes. Cela se fait en définissant un hydrogel ECM entièrement synthétique conçu pour remplacer Matrigel pour la culture organoïde et soutenir simultanément la culture stromale. Les matrices naturelles telles que le Matrigel et le collagène, qui ont été utilisées seules pour la co-culture ou combinées de manière créative, contiennent de nombreuses molécules de signalisation étrangères qui peuvent étouffer les signaux produits par les cellules qu'elles soutiennent. Le principal constituant de cette MEC synthétique, le PEG, est une page vierge connue pour son manque relatif d’interaction avec les protéines. Ainsi, les GF, les cytokines et autres molécules produites par chaque type cellulaire peuvent librement dominer les réseaux de communication cellule-cellule. De par sa conception, l'ECM synthétique ne possède qu'un petit nombre de signaux biologiques : deux ligands d'intégrine, deux protéines de liaison à l'ECM et un agent de réticulation peptidique.

Même s’il ne s’agit que de la première étape dans la description de la MEC synthétique, elle pourrait s’avérer meilleure que les modèles de co-culture sans MEC pour imiter et étudier certains aspects des maladies de l’endomètre.