Fabrication par électrofilage d'une structure à élution de facteurs de croissance pour contrôler la différenciation de cellules souches neuronales en neurones moteurs

Les blessures médullaires et les lésions étendues des nerfs handicapent des milliers de nouvelles personnes chaque année aux États-Unis seulement. Il n'y a actuellement aucun traitement permettant la guérison de ces blessures. Une approche envisagée est la greffe de structures chargées de cellules souches pour rétablir les fonctions originelles du tissu. Ce travail vise donc à développer une méthode de fabrication d'une structure qui puisse offrir un support mécanique aux cellules, tout en délivrant sur place le cocktail de biomolécules adéquat pour diriger la différenciation des cellules vers le phénotype de neurone moteur. Afin de préparer cette structure, de la gélatine et de l'acide polylactique-L ont été co-électrofilés. L'électrofilage permet la fabrication de fibres de diamètre dépendant de la concentration des solutions en polymère. Les fibres ainsi fabriquées ont été réticulées afin de ralentir et contrôler leur dégradation. Les biomolécules permettant de promouvoir la différenciation des cellules en neurones moteurs, l'acide rétinoïque et la purmorphamine, ont été incluses dans la partie extérieure des fibres, en gélatine. Ces molécules ont diffusé de manière continue à partir des fibres, dans le milieu liquide. Les cellules implantées sur cette structure ont proliféré et se sont différenciées en neurones moteurs. Leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence.

Abstract

Spinal cord injury and extended nerve injury currently have no cure. These pathologies are responsible for the decrease in quality of life of thousands of new people every year in the US only, and are draining huge costs to the healthcare system. Current research in the area focuses on the grafting of an artificial structure loaded with stem cells to restore tissue functions. The objective of this work is to propose a structure that can offer mechanical support to the cells, favor their proliferation, and promote their differentiation into motor neuron, by delivering in situ the appropriate cocktail of growth factors. Such structure was prepared by co-electrospinning of poly L-lactic acid and gelatin. Fiber diameter can be adjusted by controlling the polymer concentration. These fibers were crosslinked to slow their degradation. Retinoic acid and purmorphamine were included in the outer layer of gelatin. These two growth factors are known to direct cell differentiation towards a motor neurons phenotype and were continuously released from the fibers in the medium. Cells proliferated on the structure and differentiated into motor neurons. Their phenotype was characterized by immunostaining using sample images.