Une superbe carte 3D des vaisseaux sanguins et des cellules d’un crâne de souris pourrait aider les scientifiques à fabriquer de nouveaux os – –

“Nous devons voir ce qui se passe à l’intérieur du crâne, y compris les emplacements relatifs des vaisseaux sanguins et des cellules et comment leur organisation change au cours d’une blessure et au fil du temps”, explique Warren Grayson, Ph.D., professeur de génie biomédical et directeur du laboratoire. pour l’ingénierie tissulaire craniofaciale et orthopédique à la faculté de médecine de l’Université Johns Hopkins. Son laboratoire se concentre sur le développement de biomatériaux et la transplantation de cellules souches dans le crâne pour recréer le tissu osseux manquant.

D’autres scientifiques ont fourni des cartes de petites portions de vaisseaux sanguins et de cellules souches dans le crâne de souris. “Cependant, une image plus grande du crâne nous donne une meilleure compréhension de l’ensemble du système vasculaire et de la distribution des différents types de cellules souches”, explique Alexandra Rindone, étudiante diplômée à l’Université Johns Hopkins et à la faculté de médecine et premier auteur de l’article.

La nouvelle carte, publiée le 28 octobre dans Communication Nature, est une vue 3D du sommet d’un crâne de souris – son os crânien, ou calvaria – qui est composé de quatre os du crâne connectés.

Pour créer la carte, qui comprend des centaines de milliers de cellules, les chercheurs de Johns Hopkins ont utilisé quatre techniques clés pour localiser les vaisseaux et les cellules.

Premièrement, ils ont utilisé l’immunofluorescence pour marquer des molécules à la surface d’une variété de vaisseaux sanguins et de cellules souches avec un produit chimique fluorescent ou brillant.

Ensuite, les scientifiques utilisent un composé chimique qui aide la lumière à pénétrer dans le crâne sans se disperser – une méthode appelée nettoyage optique des tissus. « Cela fait apparaître le crâne comme du verre », explique Rindone.

Pour prendre l’image 3D, les scientifiques ont utilisé un microscope optique, un appareil qui prend des images de grandes sections de tissu à haute résolution et à vitesse rapide, mais minimise le photoblanchiment. “Cet outil nous aide à éviter la détérioration du colorant fluorescent lorsque les tissus sont exposés à des sources lumineuses pendant une longue période”, explique Rindone.

Enfin, ils ont utilisé un logiciel informatique pour identifier et segmenter les structures cellulaires 3D du crâne et recréer les coordonnées spatiales et les volumes des structures. “Cela nous montre la prévalence des cellules souches et osseuses et leur orientation dans le crâne”, explique Rindone.

La carte a révélé des niches auparavant inconnues dans le crâne où résident les cellules souches, en particulier à proximité de structures appelées canaux transcorticaux, qui sont de petits canaux qui pénètrent dans l’os du crâne et relient les parois externes du crâne aux cavités centrales contenant la moelle osseuse.

Les scientifiques de Johns Hopkins s’efforcent d’adapter la méthode de création de cartes 3D pour imager le crâne humain, ce qui est difficile en raison de la grande taille du crâne humain et de la façon dont la lumière le traverse. Pourtant, la méthode pourrait être utilisée pour créer des cartes 3D des types de cellules dans les os et d’autres tissus humains.

La recherche a été soutenue par la National Science Foundation, le National Institutes of Health’s National Institute for Dental and Craniofacial Research (F31DE029109, R01DE027957), le ARCS Foundation Metropolitan Washington Chapter et le National Institutes of Health’s Shared Instrumentation Grant (1S10OD020152-01A1).

Parmi les autres scientifiques qui ont contribué aux travaux, citons Xiaonan Liu de l’hôpital de Nanfang, Université de médecine du Sud en Chine ; Stéphanie Farhat et Daniel Coutu à l’Université d’Ottawa; et Alexander Perdomo-Pantoja, Timothy Witham et Mei Wan de Johns Hopkins.

Vidéo de la carte 3D du crâne de souris : https://www.youtube.com/watch?v=VGNdBcHNo7E

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Médecine Johns Hopkins. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.