Percée : Foies imprimés en 3D volumétriques en médecine régénérative

L’impression 3D est devenue un moteur majeur d’innovation dans tous les domaines industriels. En médecine régénérative, la technologie a été appliquée à l’ingénierie tissulaire, ouvrant potentiellement la voie à la bio-impression d’organes entiers.

Cette année, une équipe de recherche a fabriqué avec succès des foies fonctionnels pour la première fois en utilisant la technologie de bioimpression 3D.

Pour les spécialistes et ingénieurs des biomatériaux, voici ce qu’il faut savoir sur les développements récents de la bioimpression 3D (et les implications potentielles que ces développements peuvent avoir pour la médecine régénérative dans son ensemble).

Les organoïdes hépatiques imprimés en 3D pourraient avoir un impact transformateur

Une équipe de recherche, basée à l’Université d’Utrecht aux Pays-Bas, a développé une nouvelle méthode d’impression 3D volumétrique à grande vitesse pour créer des foies bio-imprimés.

La méthode d’impression de l’équipe s’appuie sur la tomographie optique pour façonner avec soin des hydrogels de gélatine contenant des organoïdes – de minuscules cultures tissulaires tridimensionnelles dérivées de cellules souches. Les organoïdes ont été réglés à l’aide de la tomographie optique pour imiter la fonction des cellules hépatiques.

En utilisant une approche unique, sans buse et sans couche d’impression avec le matériau, l’équipe a pu minimiser les contraintes mécaniques sur les organoïdes. Une approche d’impression 3D plus conventionnelle aurait pu endommager les organoïdes lors de l’impression.

L’équipe a découvert que les organoïdes bio-imprimés démontraient de nombreuses fonctions que le foie exécute dans le corps, comme la synthèse de l’albumine, une protéine importante, et les processus de filtration des toxines.

L’équipe pense que la technologie pourrait ouvrir « de nouvelles possibilités pour la médecine régénérative et les tests de dépistage personnalisés ».

Comment les foies imprimés en 3D s’intègrent dans le paysage actuel de la médecine régénérative

Ce foie imprimé en 3D rejoint un certain nombre d’autres expériences réussies de bio-impression – y compris des ovaires imprimés en 3D, des glandes thyroïde et des constructions ressemblant à des muscles squelettiques, avec leurs propres nerfs issus de la bio-ingénierie.

Les premières constructions ressemblant à des muscles squelettiques pourraient apporter des avantages similaires – principalement la restauration de la fonction musculaire chez les patients qui ont besoin d’une chirurgie reconstructive à la suite d’une blessure ou d’une maladie majeure.

Ces organes et structures imprimés en 3D pourraient éventuellement remplacer les organes donnés pour les patients transplantés.

En théorie, étant donné que les ingénieurs peuvent utiliser les propres cellules souches d’un patient pour imprimer des organes en 3D, ces organes pourraient être reconnus par le système immunitaire du patient comme les siens, réduisant ainsi la probabilité de rejet et éliminant potentiellement la nécessité pour les patients transplantés de prendre des médicaments immunosuppresseurs.

Les traitements de suivi pour les patients transplantés peuvent être intensifs et des complications comme le rejet d’organe peuvent nécessiter une hospitalisation.

De nombreux patients ont du mal à accéder facilement aux soins médicaux, comme ceux à mobilité réduite ou les quelque 20% d’Américains qui dépendent des hôpitaux ruraux. Les organes imprimés en 3D pourraient simplifier considérablement les greffes et potentiellement réduire la fréquence à laquelle ces patients doivent se déplacer pour des soins de suivi.

L’évolution de l’industrie de la bioimpression

Le succès de l’équipe d’Utrecht dans la création d’un organe semblable au foie démontre également à quelle vitesse la bio-impression évolue. L’équipe a démontré sa technique d’impression volumétrique pour la première fois en 2019, il y a à peine trois ans.

Leurs travaux ont conduit à la création de Readily3D, un fabricant de bio-imprimantes 3D volumétriques. L’entreprise a fait les gros titres l’année dernière lorsque la société a annoncé qu’elle rejoindrait un projet européen visant à développer un modèle vivant du pancréas humain.

En cas de succès, le modèle pourrait aider à fournir une compréhension plus approfondie de l’organe, accélérant potentiellement la recherche sur les conditions liées au pancréas, comme le diabète.

Des projets similaires pourraient aider les scientifiques à créer des modèles vivants de la plupart des organes humains et des systèmes biologiques, fournissant des références vivantes aux chercheurs qui étudient des problèmes de santé difficiles comme le cancer et les maladies cardiaques.

À quoi pourrait ressembler l’avenir de la médecine régénérative

À l’heure actuelle, l’industrie de la santé et la plupart des secteurs connexes subissent des transformations majeures. L’impact persistant du COVID-19, les perturbations continues de la chaîne d’approvisionnement et les graves pénuries de main-d’œuvre ont tous mis à rude épreuve les soins de santé et préparé l’industrie au changement.

Les innovations dans les organes et tissus imprimés en 3D pourraient bientôt avoir un impact transformateur sur la médecine régénérative et les soins de santé dans leur ensemble. Des expériences récentes avec des organes imprimés en 3D pourraient ouvrir la voie à de futures innovations en médecine personnalisée et en médecine régénérative.

April Miller est rédactrice en chef de la technologie de conception chez Magazine ReHackeainsi qu’un écrivain collaborateur sur des sites tels que Open Data Science et la Society of Women Engineers.