L’implantation de tissu cornéen bio-ingénierie restaure la vision dans le kératocône avancé

Dans une étude récente publiée dans Biotechnologie naturelleles chercheurs ont bio-conçu du tissu cornéen pour une restauration de la vision peu invasive.

Une mauvaise fonction de réfraction et une perte de transparence de la cornée sont les principales causes de cécité dans le monde. Bien qu’il soit traitable par greffe de cornée, on estime que 12,7 millions de personnes attendent des donneurs, avec une cornée disponible pour 70 nécessaires. La plupart des gens n’ont pas accès à la greffe de cornée en raison du manque d’infrastructures. En tant que tel, les efforts de recherche se sont concentrés sur la bio-ingénierie du tissu cornéen pour la transplantation.

Le kératocône, une maladie caractérisée par un amincissement du stroma, reste la principale indication de greffe de cornée dans de nombreuses régions, dont l’Australie et l’Europe. Le kératocône est progressif et son étiologie complexe est mal connue. Aux stades avancés du kératocône, une greffe est nécessaire pour prévenir la cécité en réalisant une kératoplastie lamellaire antérieure profonde (DALK) ou une kératoplastie pénétrante (PK).

Cependant, ces techniques sont soumises au risque de rejet de greffe, de donneurs limités, de complications postopératoires, de risque de néovascularisation cornéenne et d’infection, et à la nécessité d’une immunosuppression et d’un suivi à long terme. Bien que plusieurs techniques moins invasives aient été introduites pour répondre (partiellement) à ces préoccupations, elles sont encore en cours de développement et dépendent de la disponibilité des donneurs et de l’infrastructure des banques de tissus.

L’étude et les conclusions

Dans la présente étude, les chercheurs ont conçu par bio-ingénierie un implant acellulaire comme substitut du stroma cornéen humain en utilisant du collagène de qualité médicale provenant de peau de porc et ont décrit une chirurgie mini-invasive pour son implantation. Étant donné que le collagène pur est mou et sujet à la dégradation, le collagène a été soumis à une réticulation chimique et photochimique pour générer un hydrogel transparent appelé construction porcine bio-ingénierie à double réticulation (BPCDX).

Le BPCDX a été fabriqué à partir de collagène porcin de type I dans des conditions et des protocoles conformes aux bonnes pratiques de fabrication (BPF). Il n’y avait pas de cellules ou de matériaux biologiques viables dans BPCDX. Les agents de réticulation ont été rincés pendant la fabrication pour créer un hydrogel clair et naturel. Le BPCDX avait une transmission de la lumière visible comparable à la cornée humaine, avec des propriétés mécaniques améliorées par rapport aux constructions précédemment issues de la bio-ingénierie.

Collagénase testée pour la dégradation du BPCDX, de la cornée humaine et des PCB réticulés simples. Une dégradation de 50 % a nécessité 18 heures pour les BPC, 24 heures pour le BPCDX et 45 heures pour les tissus humains. La biocompatibilité du BPCDX a été évaluée en ensemençant des cellules épithéliales cornéennes humaines à la surface du BPCDX. Seize jours plus tard, des cellules adhérentes vivantes avec une morphologie normale ont été détectées sur la surface BPCDX à une densité plus élevée que les témoins, indiquant une biocompatibilité.

Un laboratoire indépendant certifié par les bonnes pratiques de laboratoire (BPL) a testé la sécurité biologique du BPCDX. Le BPCDX était non irritant, non toxique, non cytotoxique, apyrogène, non génotoxique, non sensibilisant et bien toléré. La stabilité de la durée de conservation en temps réel a été testée en stockant le BPCDX pendant 24 mois à 7 °C, et la stabilité de la durée de conservation accélérée a été évaluée en incubant le BPCDX à 28 °C pendant six mois.

Les tests de stabilité en temps réel ont révélé qu’après 24 mois, le BPCDX maintenait la résistance aux enzymes, la clarté, la teneur en eau et les propriétés mécaniques comparables aux témoins non vieillis, indiquant un minimum de deux ans de stabilité de la durée de vie utile.

Les auteurs n’ont observé aucune infection postopératoire, abcès de plaie ou complications liées à la suture chez les rats Wistar après l’implantation sous-cutanée de BPCDX sous le flanc dorsal. Ensuite, 10 miniporcs de Gottingen ont subi une kératoplastie intrastromale au laser femtoseconde (FLISK) pour éliminer le tissu stromal natif (250 μm d’épaisseur et 7 mm de diamètre) dans un œil, reproduisant un mince stroma cornéen comme dans le kératocône.

Par la suite, le tissu natif extrait a été remplacé dans cinq porcs miniatures (contrôles d’autogreffe) et BPCDX (280 μm d’épaisseur et 7 mm de large) a été inséré dans les porcs miniatures restants. Six mois plus tard, la cornée centrale de l’œil était claire dans quatre contrôles d’autogreffe et chez tous les receveurs de BPCDX. L’épaisseur cornéenne centrale était de 657 μm en préopératoire et de 650 μm en postopératoire avec BPCDX.

La microscopie et la tomographie par cohérence optique ont indiqué un amincissement partiel et une diminution de la transparence dans la région de coupe d’accès à la suture chez les témoins et les receveurs de BPCDX. En raison de l’amincissement partiel et de l’opacité due à la suture de la coupe d’accès chez les miniporcs, l’équipe a utilisé une mise en œuvre sans suture de FLISK avec des coupes d’accès plus petites chez des sujets humains dans une étude pilote pour minimiser les complications.

Chez les humains atteints de kératocône avancé non cicatriciel, le tissu cornéen natif n’a pas été retiré. Seul BPCDX a été introduit, ce qui a simplifié la chirurgie en une seule coupe lamellaire et une coupe d’accès. Des approbations éthiques ont été obtenues en Inde et en Iran pour mener l’étude pilote d’implantation de BPCDX. BPCDX a été implanté dans une poche intrastromale disséquée au laser chez 20 sujets sans enlever le tissu natif.

La biomicroscopie à la lampe à fente, la pachymétrie OCT et l’OCT à domaine de Fourier (FD-OCT) ont confirmé le placement de BPCDX. La médication a été suivie huit semaines après l’opération. Aucune complication peropératoire n’a été observée. Aucune dislocation/extrusion ou amincissement/cicatrisation BPCDX n’a ​​été observée dans la région de la coupe d’accès.

Deux ans après l’opération, la transparence cornéenne était au plus haut niveau (4+) chez tous les sujets, sans vascularisation, inflammation, rejet ou autres événements indésirables. Dans la cohorte indienne, l’équipe a trouvé un trouble transitoire chez cinq sujets au cours de la première semaine postopératoire, ce qui a abaissé le degré de transparence à 3+. La transparence est passée à 4+ après la première semaine de suivi postopératoire et est restée stable.

Les images OCT ont révélé une diffusion de lumière similaire dans la cornée native et BPCDX. La pression intraoculaire, mesurée chez des sujets indiens, était légèrement augmentée, ne nécessitant aucun médicament. L’épaisseur centrale de la cornée a augmenté de plusieurs centaines de microns chez tous les sujets et s’est maintenue après deux ans. Tous les sujets intolérants aux lentilles de contact les ont tolérées en préopératoire pendant une période prolongée après 24 mois.

Onze sujets de la cohorte iranienne et tous les sujets indiens ont eu des gains substantiels d’acuité visuelle. L’acuité visuelle corrigée finale était de 20/58 pour les sujets de la cohorte iranienne et d’un remarquable 20/26 pour ceux de la cohorte indienne. Sur les 14 sujets légalement aveugles avant l’opération, aucun n’était aveugle de l’œil opéré après l’opération.

conclusion

En résumé, les chercheurs ont démontré que l’implantation intrastromale sans cellules de BPCDX était sûre et faisable pour inverser l’épaississement/la déformation pathologique de la cornée aux stades avancés du kératocône. Les gains visuels observés dans l’étude étaient équivalents aux résultats historiques des chirurgies standard de greffe de cornée pénétrante.

Les résultats suggèrent que l’acuité finale après l’implantation de BPCDX pourrait dépasser les résultats PK ou DALK ; cependant, d’autres études cliniques sont nécessaires pour prouver cette affirmation. Dans l’ensemble, les résultats d’innocuité et d’efficacité et les bénéfices potentiels par rapport au risque d’effets indésirables sont prometteurs et encouragent la nécessité de nouvelles études contrôlées randomisées.