Un nouveau « patch » biologique activé par le mouvement naturel d’une personne pourrait être la clé pour réparer les hernies discales dans le dos des personnes, selon des chercheurs de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie et du CMC VA Medical Center (CMCVAMC). Combinant des années de travail dans le cadre de nombreux projets différents, les « patchs de réparation activés par tension » (TARP) assurent la libération contrôlée d’une molécule anti-inflammatoire appelée anakinra à partir de microcapsules au fil du temps, ce qui a aidé les disques d’un grand modèle animal à retrouver la tension dont ils ont besoin pour inverser la hernie et prévenir une dégénérescence supplémentaire. Cette recherche préclinique est détaillée dans un article publié aujourd’hui dans Médecine translationnelle scientifique.
« Actuellement, il n’existe aucun traitement curatif pour la hernie discale, et la meilleure chose à faire est de coller un simple bouchon en caoutchouc dans un trou d’un pneu. Il restera pendant un certain temps mais il ne fera pas une bonne étanchéité », a déclaré co-auteur principal Robert Mauck, PhD, professeur de chirurgie orthopédique et directeur du laboratoire McKay pour la recherche en chirurgie orthopédique à Penn et chercheur scientifique et codirecteur du centre de recherche translationnelle musculo-squelettique du CMCVAMC. « Le patch que nous avons développé est comme le bouchon et la colle, vous collez donc le patch. Et comme le mouvement biomécanique active le patch et le rend plus étanche, c’est comme si votre patch de pneu devenait plus fort à mesure que vous parcouriez des kilomètres. dessus. »
La hernie dans la colonne vertébrale se produit lorsque l’un des disques mous situés entre les vertèbres développe une fente ou un trou et que l’intérieur mou se faufile à travers. Cela signifie que les disques perdent leur tension et sont incapables d’amortir la colonne vertébrale comme d’habitude, ce qui provoque des douleurs. Pour poursuivre l’analogie avec les pneus, c’est comme si un pneu était crevé et que la voiture roulait sur sa jante.
Ainsi, les chercheurs de Penn Medicine et du CMCVAMC ont développé des TARP non seulement pour boucher le trou, mais aussi pour permettre à la tension de se rétablir et de réamortir les vertèbres. Cet objectif a été particulièrement difficile à atteindre jusqu’à présent.
« Le disque est un tissu très complexe, différent du muscle et de la peau dans le sens où il ne peut pas guérir sa propre structure et, en fait, continue de dégénérer avec le temps une fois que sa structure est compromise », a déclaré Ana Peredo, PhD, qui a complété cette étude. recherche au cours de ses études doctorales en bio-ingénierie à la School of Engineering and Applied Sciences de Penn. « Nous avons entrepris de récupérer l’intégrité mécanique du disque tout en atténuant simultanément l’inflammation afin de prévenir d’autres dommages tissulaires et de conserver autant de fonctions tissulaires que possible. » –
La clé du TARP est de faire fonctionner les mécanismes naturels du corps pour activer la libération de molécules anti-inflammatoires à partir des microcapsules contenues dans le patch. Même si, en théorie, ils fonctionneraient encore si une personne restait totalement immobile pendant des mois, la réalité de l’environnement des tissus discaux est que le mouvement est son état naturel.
Et comme le patch donne l’impression qu’il n’y avait jamais eu de trou, son application pourrait avoir des effets significatifs sur la prévention de l’aggravation de la douleur liée à la dégénérescence discale.
« Il s’agit d’une intervention précoce susceptible de modifier le cours de la progression de la maladie », a déclaré le co-auteur principal Harvey Smith, MD, professeur agrégé de chirurgie orthopédique et médecin traitant au CMCVAMC. « Actuellement, il n’existe aucun traitement pour atténuer les hernies récurrentes qui guérissent réellement le disque. Nous étudions donc une maladie très courante chez les personnes plus jeunes et en âge de travailler qui, en aval, entraîne une maladie discale grave et la nécessité d’une fusion vertébrale. Plus nous pouvons empêcher cela, mieux c’est. »
Ce nouveau traitement prospectif, qui a des applications humaines et potentiellement vétérinaires, s’appuie sur de nombreuses années de recherche au McKay Lab et à Penn, au laboratoire de recherche translationnelle musculo-squelettique du CMCVAMC et au sein de l’Institut de traduction médicale du New Bolton Center, et exploite les technologies fondamentales utilisées par bon nombre des mêmes chercheurs dans ce projet pour créer des disques biosynthétiques et d’autres systèmes d’administration de médicaments activés mécaniquement. Certaines de ces avancées sont maintenant commercialisées par Mechano Therapeutics, LLC, qui a été cofondée par Mauck et d’autres co-auteurs de l’article actuel, George Dodge, PhD, auparavant professeur agrégé adjoint de chirurgie orthopédique et actuel PDG du start-up, et Daeyeon Lee, professeur à Penn Engineering, et soutenu par le Penn Center for Innovation.
« Je travaille avec des technologies émergentes de la colonne vertébrale sans fusion depuis 20 ans, et très peu d’entre elles parviennent à des essais cliniques sur l’homme et au-delà », a déclaré Thomas Schaer, VMD, vétérinaire et directeur de l’Institut de traduction médicale du New Bolton Center. , à la Penn School of Veterinary Medicine. « Cette équipe travaille ensemble depuis 15 ans et je crois que nous pratiquons une approche de recherche très ciblée qui présente un potentiel important de percée translationnelle dans un large spectre de soins de la colonne vertébrale, non seulement pour les patients humains mais peut-être aussi pour nos animaux à fourrure. amis chiens. »
Bien que cette recherche soit avant tout une « preuve de principe », le rapprochement de ce traitement de la clinique nécessitera des essais plus longs sur de grands modèles animaux, a indiqué l’équipe.
« Cette étude était incroyablement prometteuse mais a duré un mois, nous voulons donc tester plus longtemps car il existe des moyens d’affiner ce patch », a déclaré Sarah Gullbrand PhD, co-auteure principale, professeure adjointe de recherche en chirurgie orthopédique. à Penn et chercheur scientifique en santé au CMCVAMC. « Cette fois, nous n’avons ciblé qu’une seule voie biologique en utilisant quelque chose qui a déjà été approuvé par la FDA, mais de nombreux autres facteurs sont approuvés. À l’avenir, nous souhaitons non seulement réduire l’inflammation, mais également prévenir la mort cellulaire et améliorant la guérison globale.
La recherche a été financée par le service de recherche et de développement en réadaptation du ministère des Anciens Combattants (I21 RX003447, IK6 RX003416, IK2 RX003118) et les National Institutes of Health (R01 AR071340) et a été soutenue par le Penn Center for Musculoskeletal Disorders (P30 AR069619) .
