Anthony Atala sur la culture de nouveaux organes

Voici ce qui est en fait un tableau accroché à la bibliothèque Countway de la faculté de médecine de Harvard. Et il montre la première fois qu'un organe ait jamais été transplanté. à l'avant, on y voit Joe Murray préparant le patient pour la transplantation pendant que dans le fond on voit Hartwell Harrison, le Chef d'Urologie de Harvard en train de prélever le rein. Le rein fût en effet le premier organe jamais transplanté à l'être humain.

C'était en 1954. Il y a 55 ans ils étaient encore aux prises avec un grand nombre des mêmes défis qu'il y a quelques décennies. Certainement beaucoup d'avancées, beaucoup de vies sauvées. Mais nous avons une importante pénurie d'organes. Dans la dernière décennie le nombre de patients attendant une transplantation a doublé. Alors que sur la même période, le chiffre effectif des transplantations est resté quasiment inchangé. C'est bien sûr en rapport avec notre population vieillissante. Nous vieillissons tout simplement. La médecine fait mieux son boulot en nous gardant en vie. Mais lorsque nous vieillissons, nos organes tendent à moins bien fonctionner.

Alors, c'est un défi, pas seulement pour les organes mais aussi pour les tissus. Essayer de remplacer le pancréas, essayer de remplacer les nerfs ce qui peut nous aider contre la maladie de Parkinson. Ce sont les principaux problèmes. Voici dans les faits une statistique stupéfiante. Toutes les 30 secondes un patient meurt de maladie qui pourrait être traitée par le remplacement ou la régénération des tissus. Alors, que pouvons nous y faire ? Nous avons parlé des cellules souches ce soir. C'est une voie à suivre. Mais on est loin d'avoir trouvé le moyen d'implanter des cellules souches dans des patients, en ce qui concerne les thérapies en vigueur pour les organes.

Ne serait-ce pas formidable si nos corps pouvaient se régénérer ? Ne serait-ce pas formidable si nous pouvions effectivement exploiter le pouvoir de nos corps pour nous soigner de nous même ? En fait ce n'est pas vraiment un concept si étrange ; ça se passe tous les jours sur Terre Voici maintenant l'image d'une salamandre. Les salamandres ont cette capacité surprenante de se régénérer. Regardez ici ce petit film. Il s'agit d'une blessure au membre de cette salamandre. Et voilà maintenant une photographie réelle, une photographie étalée dans le temps, montrant comment ce membre se régénère en l'espace de quelques jours. Vous voyez la cicatrice se former. Et en fait de cette cicatrice croît un nouveau membre.

Donc, les salamandres peuvent le faire. Pourquoi pas nous ? Pourquoi les êtres humains ne peuvent-ils pas se régénérer ? En fait, nous pouvons nous régénérer. Votre corps a beaucoup d'organes et chacun de ces organes dans votre corps a une population de cellules qui est prête à prendre le relai au moment d'une blessure. Ça arrive tous les jours. Quand vous vieillissez, que vous prenez de l'âge. Vos os se régénèrent tous les 10 ans. Votre peau se régénère toutes les deux semaines. Donc, votre corps se régénère constamment. Le défi intervient en cas de blessure. Au moment d'une blessure ou d'une maladie, la première réaction du corps est de se fermer au reste du corps. Ce qu'il veut au fond c'est combattre l'infection, et de se s'isoler, que ce soit un organe à l'intérieur de votre corps, ou votre peau, la première réaction est la formation d'un tissu de cicatrisation, pour s'isoler de l'extérieur.

Alors, comment pouvons nous exploiter ce pouvoir ? Une des possibilités de le faire est en fait d'utiliser les biomatériaux intelligents. Comment ça marche ? Et bien, ici sur le côté gauche vous voyez un urètre qui a été endommagé. C'est le canal qui relie la vessie à l'extérieur du corps. Et vous voyez qu'il a été endommagé. Nous avons découvert qu'en réalité vous pouvez utiliser ces biomatériaux intelligents, que vous pouvez en fait les utiliser comme un pont. Si vous construisez ce pont, en l'isolant de l'environnement extérieur, alors vous pouvez créer ce pont, et les cellules qui se régénèrent dans votre corps peuvent ensuite traverser ce pont, et emprunter ce chemin.

C'est exactement ce que vous voyez ici. Ceci est un biomatériau intelligent que nous avons utilisé, pour soigner ce patient. Sur le côté gauche c'était un urètre endommagé. Nous avons utilisé ce biomatériau au milieu. Et ensuite, six mois plus tard sur votre droite vous voyez cet urètre réparé. Il s'avère que votre corps peut se régénérer mais seulement sur de courtes distances La distance d'efficacité maximum de régénération est d'environ un centimètre. Donc, nous pouvons utiliser ces biomatériaux intelligents mais sur seulement environ un centimètre pour combler ces vides.

Donc, nous nous régénérons, mais sur des distances limitées. Que faisons nous maintenant, si des organes plus grands sont blessés? Que faisons nous quand nous sommes blessés sur des structures qui sont beaucoup plus larges qu'un centimètre ? C'est alors que nous pouvons commencer à utiliser des cellules. La stratégie ici, est que si un patient vient nous voir avec un organe malade ou endommagé, vous pouvez prendre un tout petit morceau de tissu de cet organe, moitié moins grand qu'un timbre-poste, vous pouvez ensuite désassembler ce tissu, et observer ses composants de base, les propres cellules du patient, vous les prélevez, cultivez et rassemblez ces cellules à l'extérieur du corps en grandes quantités, et ensuite nous utilisons du matériau de soutien.

À l'œil nu ces matériaux ressemblent à un morceau de votre chemisier ou de votre chemise, mais en fait ces matériaux sont assez complexes et ils sont conçus pour se dégrader une fois à l'intérieur du corps. Il se désintègre quelques mois plus tard. Il agit seulement comme un support de transfert de cellules. Il amène les cellules à l'intérieur du corps. Il permet aux cellules de régénérer un nouveau tissu, et dès que le tissu est régénéré l'échafaudage s'en va.

Et c'est ce que nous avons fait pour ce morceau de muscle. Ceci montre en fait un morceau de muscle et comment nous passons à travers les structures pour de fait fabriquer le muscle. Nous prenons des cellules, nous les cultivons, nous les plaçons sur l'échafaudage, et ensuite nous replaçons l'échafaudage dans le patient. Mais en fait, avant de mettre l'échafaudage dans le patient, nous l'exerçons. Nous voulons être sûr de préparer ce muscle, pour qu'il sache quoi faire une fois que nous l'aurons mis à l'intérieur du patient. C'est ce que vous voyez ici. Vous voyez ce bio-reacteur de muscle en train d'exercer le muscle d'avant en arrière.

Okay. Ce sont des structures plates que nous voyons ici, le muscle. Qu'en est-il des autres structures ? Ceci est en fait un vaisseau sanguin artificiel. Très proche de ce que nous venons de faire, mais un petit peu plus complexe. Ici nous prenons un échafaudage, et en fait nous -- l'échaffaudage peut être comparé à une feuille de papier ici. Et nous pouvons ensuite lui donner la forme d'un tube. Et ce que nous utilisons, pour faire un vaisseau sanguin, est la même stratégie. Un vaisseau sanguin est constitué de deux types de cellules différentes. Nous prenons les cellules musculaires, nous collons, ou enrobons l'extérieur avec ces cellules musculaires, c'est vraiment comme préparer les couches d'un gâteau, si vous voulez.

Vous placez les cellules musculaires sur l'extérieur. Vous placez le revêtement de cellules des vaisseaux sanguins vasculaires à l'intérieur. Vous avez maintenant votre échafaudage entièrement ensemencé. Vous allez le mettre dans une sorte d'étuve. Elle a les mêmes conditions qu'un corps humain, 37 degrés Celsius, 95 pour 100 d'oxygène. Ensuite vous l'exercez, comme vous le voyez à l'écran.

Et sur la droite vous voyez à présent une artère carotide artificielle. C'est en fait l'artère qui va du cou au cerveau. Et ceci est une radio montrant le vaisseau sanguin, manifestement fonctionnel. Les structures plus complexes comme les vaisseaux sanguins, les urètres, que je vous ai montrés, sont sans aucun doute plus complexes parce qu'on doit prendre en compte deux types de cellules différentes. Mais elles agissent plutôt vraiment comme des tuyaux. Vous permettez au fluide ou à l'air d'y passer à un rythme régulier. C'est loin d'être aussi complexe que les organes creux. Les organes creux ont un degré de complexité beaucoup plus élevé, parce qu'on attend de ces organes qu'ils agissent à la demande.

La vessie est un de ces organes. Même stratégie, nous prenons un tout petit morceau de la vessie, moitié moins grand qu'un timbre-poste, Ensuite nous défaisons l'écheveau de ce tissu pour en séparer les deux composants cellulaires le muscle, et ces cellules de vessie spécialisées. Nous cultivons les cellules à l'extérieur du corps en grandes quantités. Ça prend environ quatre semaines de cultiver ces cellules d'organe. Ensuite nous prenons un échafaudage que nous modelons comme une vessie. Nous enrobons l'intérieur avec une couche de cellules de vessie. Nous enrobons l'extérieur avec ces cellules musculaires. Nous les remettons dans cette sorte d'étuve. A partir du moment où vous avez prélevé ce morceau de tissu, six à huit semaines plus tard vous pouvez replacer l'organe à l'intérieur du patient.

Ceci montre l'échafaudage Le matériau est en fait en train d'être enduit de cellules. Quand nous avons fait le premier essai clinique avec ces patients nous avons en fait créé l'échafaudage sur mesure pour chaque patient Nous avons examiné les patients, six à huit semaines avant la chirurgie prévue, avons fait des radios, et ensuite nous avons composé un échafaudage spécifique à la taille de la cavité pelvienne du patient. Pour la seconde phase des essais nous avions simplement différentes tailles, petit, moyen, grand et extra-large (rires) C'est vrai. Et je suis sûr que tout le monde ici voudrait une vessie extra-large. Pas vrai ? (rires)

Les vessies sont sans aucun doute un petit peu plus complexes que les autres structures. Mais il y a d'autres organes creux qui ont encore une complexité supplémentaire. Voici maintenant une valve cardiaque, que nous avons créée. Et la manière dont vous créez cette valve cardiaque suit la même stratégie. Nous prenons l'échafaudage, nous l'ensemençons avec des cellules, et vous pouvez maintenant voir ici, la valve s'ouvrir et se fermer. Nous l'exerçons avant de la greffer. Même stratégie.

Et ensuite les plus complexes sont les organes solides. Pour les organes solides, c'est très compliqué parce que vous utilisez beaucoup plus de cellules au centimètre. Voici maintenant un organe solide aussi simple qu'une oreille Elle est en train d'être ensemencée avec du cartilage. Voici l'étuve. Une fois enrobée elle sera placée ici. Et ensuite quelques semaines plus tard nous pouvons retirer l'échafaudage du cartilage.

Voici maintenant des doigts que nous sommes en train de créer. Ils sont créés par couches, une couche à la fois, d'abord l'os, nous comblons les espaces avec du cartilage. Nous commençons ensuite à ajouter les muscles au dessus. Et vous commencez à faire les couches de ces structures solides. Encore une fois, des organes nettement plus complexes. Mais de loin, les organes solides les plus complexes sont en fait ceux qui sont vascularisés, fortement vascularisés, irrigués par beaucoup de vaisseaux sanguins, des organes tels que le coeur, le foie, les reins. Voici un exemple -- différentes stratégies de création d'organes solides.

Voici maintenant l'une des stratégies. Nous utilisons une imprimante. Mais au lieu d'utiliser de l'encre, nous utilisons -- vous venez juste de voir une cartouche d'encre nous utilisons tout simplement des cellules. Voici maintenant votre imprimante de bureau classique. Elle est en train d'imprimer un coeurles à deux chambres, une couche après l'autre. Vous voyez le cœur en sortir. Ça prend environ 40 minutes à imprimer, et environ quatre à six heures plus tard vous voyez les cellules du muscle se contracter. (Applaudissements) Cette technologie a été développée par Tao Ju, qui a travaillé dans notre institut. Et ceci reste, bien sûr, encore expérimental pas à l'usage des patients.

Une autre stratégie que nous avons suivie est en fait d'utiliser des organes décellularisés. Nous prenons en fait les organes du donneur, les organes qui sont abandonnés, et ensuite nous pouvons utiliser des détergents très doux pour enlever à ces organes tous les éléments cellulaires. Donc, par exemple sur le panneau de gauche, le panneau du haut, vous voyez un foie. Nous prenons en fait le foie du donneur, nous utilisons des détergents très doux et nous, en utilisant ces détergents légers nous ôtons toutes les cellules du foie.

Deux semaines plus tard, nous pouvons en effet récupérer cet organe, il à l'air d'un foie, nous pouvons le manipuler comme un foie, il ressemble à un foie, mais il n'a pas de cellules. Tout ce qui nous reste est le squelette, en quelque sorte, du foie, entièrement constitué de collagène, une matière qu'on trouve dans nos corps, qui ne sera pas rejetée. Nous pouvons l'utiliser d'un patient à l'autre. Nous prenons ensuite cette structure vasculaire et nous pouvons prouver que nous conservons le système de vaisseaux sanguins.

Vous pouvez voir, ici une fluoroscopie. Nous sommes en train d'ajouter un produit contrastant dans l'organe. Vous pouvez voir maintenant que ça commence. Nous ajoutons du produit contrastant à l'organe dans ce foie décellularisé. Et vous pouvez voir que l'arbre vasculaire est resté intact. Nous prenons ensuite les cellules, les cellules vasculaires, les cellules des vaisseaux sanguins, nous perfusons l'arbre vasculaire avec les propres cellules du patient. Nous perfusons l'extérieur du foie avec les propres cellules du foie du patient. Et nous pouvons ainsi créer des foies fonctionnels. Et c'est ce que vous voyez maintenant. Ceci est toujours expérimental. Mais nous sommes en fait capables de reproduire la fonctionnalité de la structure du foie, expérimentalement.

Pour le rein, dont je vous ai parlé à propos de la première peinture que vous avez vue, la première diapositive que je vous ai montrée, 90 pour-cent des patients sur la liste d'attente des transplantations attendent pour un rein, 90 pour-cent. Alors, une autre stratégie que nous suivons est en fait de créer des gaufrettes que nous empilons ensemble, comme un accordéon, en quelque sorte. Donc, nous empilons ces gaufrettes, en utilisant les cellules de rein. Et ensuite vous pouvez voir ces reins miniatures que nous avons créés. Ils sont en fait en train de faire de l'urine. Encore une fois, ce sont de petites structures, notre défi serait de les faire plus gros. et c'est ce sur quoi nous travaillons en ce moment à l'institut. Une des choses que je voudrais résumer pour vous maintenant est le choix de la stratégie que nous utiliserons en médecine régénérative.

Si tout est possible nous aimerions vraiment utiliser les biomatériaux intelligents que nous avons simplement à sortir d'un tiroir pour régénérer vos organes. Nous sommes limités par la distance pour l'instant, mais notre but est en fait d'augmenter cette distance avec le temps. Si nous ne pouvons pas utiliser les bio-matériaux, alors nous préférerions utiliser vos propres cellules.

Pourquoi ? Parce qu'elles ne seront pas rejetées. Nous pouvons prélever vos cellules, créer la structure, la replacer aussitôt en vous, elles ne seront pas rejetées. Et si possible, nous préférerions utiliser spécifiquement les cellules de votre propre organe. Si vous venez avec une trachée malade nous aimerions prélever les cellules de votre trachée. Si vous venez avec un pancréas malade nous aimerions prélever les cellules de cet organe.

Pourquoi ? Parce que nous préférerions prélever ces cellules qui savent déjà qu'elles sont du type de cellule dont vous avez besoin. Une cellule de trachée sait déjà qu'elle est une cellule de trachée. Nous n'avons pas besoin de lui apprendre à devenir un autre type de cellule. Donc, nous préférons utiliser les cellules spécifiques aux organes. Et aujourd'hui nous savons obtenir les cellules de la plupart des organes de votre corps. Excepté pour quelques uns pour lesquels nous avons toujours besoin des cellules souches, comme le cœur, le foie, les nerfs et le pancréas. Et pour ceux-ci nous avons toujours besoin des cellules souches. Si nous ne pouvons pas utiliser les cellules souches de votre corps alors nous aimerions utiliser les cellules souches d'un donneur. Et nous préférons les cellules qui ne seront pas rejetées et ne formeront pas de tumeurs.

Et nous travaillons beaucoup avec les cellules souches sur lesquelles nous avons publié il y a deux ans, les cellules souches du fluide amniotique, et du placenta, qui ont ces propriétés. Alors maintenant, je veux vraiment vous parler de certains des défis majeurs que nous devons relever. Vous savez, je viens juste de vous montrer cette présentation, tout à l'air si bien, tout fonctionne. En fait non, ces technologies ne sont pas vraiment si accessibles. Certains des travaux que vous avez vus aujourd'hui ont été réalisés par plus de 700 chercheurs de notre institut au cours d'une période de 20 ans.

Alors ce sont des technologies très difficiles. Une fois la formule acquise, vous pouvez la répéter. Mais ça prend du temps d'y arriver. Alors j'aime bien montrer ce dessin humoristique. Comment arrêter une diligence qui s'est emballée. Et vous voyez là le cocher et il va, sur le panneau du haut, il va à A, B, C, D, E, F. Il finit par arrêter la diligence au galop. Et ceux là sont comme la plupart des scientifiques classiques, Le dessin du bas montre comment se comportent habituellement les chirurgiens. (Rires) Je suis chirurgien alors ne riez pas trop. (Rires)

Mais en fait la méthode A est la bonne approche. Et ce que je veux dire c'est qu'à chaque fois que nous avons apporté une de ces technologies en clinique, nous nous sommes entièrement assurés que nous avons fait tout ce que nous avons pu en laboratoire avant d'apporter ces technologies aux patients. Et quand nous appliquons ces technologies aux patients nous voulons être sûrs de nous être posé une question toute bête. Es-tu prêt à donner ça à ta chère et tendre, à ton propre enfant, un membre de ta famille, et ensuite nous y allons. Parce que notre principal objectif, bien sûr, est en priorité, de ne pas faire de mal.

Je vais vous montrer maintenant, un court-métrage très bref, c'est un court-métrage de cinq secondes sur un patient qui a reçu un de nos organes artificiels. Nous avons commencé à implanter certaines de ces structures il y a 14 ans. Donc, nous avons aussi des patients qui se promènent avec des organes, des organes artificiels, depuis environ dix ans. Je vais vous montrer le court-métrage d'une jeune femme. Elle souffrait d'un spina bifida, un défaut de la moelle épinière. Sa vessie n'était pas normale. C'est extrait de CNN. Nous avons juste pris cinq secondes. C'est en fait un extrait réalisé par les soins de Sanjay Gupta.

Video: Kaitlyn M: Je suis heureuse. J'ai toujours eu peur d'avoir un accident, ou n'importe quoi d'autre. Et maintenant je peux simplement sortir et sortir avec mes amis, aller faire tout ce que je veux.

Anthony Atala: In fine, la promesse de la médecine régénérative est une promesse unique. Et qu'il est très facile de faire en sorte que nos patients aillent mieux. Merci de votre attention. (Applaudissements)