Les tissus et organes humains construits artificiellement ont été développés avec un certain nombre d'objectifs différents à l'esprit, de la robotique avancée et des nouveaux matériaux au criblage de médicaments. La précision exigée par les applications de criblage de médicaments impose des exigences particulièrement importantes quant à la précision avec laquelle les constructions biomimétiques reproduisent les caractéristiques et les comportements des tissus impliqués dans l'absorption des médicaments.
Une nouvelle avancée, publié cette semaine dans la revue Biomicrofluidique , offre désormais la possibilité de construire des tissus vascularisés et d'imiter l'administration de médicaments in vivo dans des tissus hépatiques bio-imprimés en 3D. Une collaboration véritablement internationale, avec des chercheurs affiliés au Chili, Italie, Arabie Saoudite, la Corée et les États-Unis, développé ce modèle de foie relativement simple pour offrir un système plus précis pour les tests de toxicité des médicaments.
"La plupart des modèles de test de drogue utilisent un tissu cellulaire monocouche bidimensionnel (2-D), ou un tissu 3-D, mais sans ce réseau, " dit Su Ryon Shin, un instructeur menant des recherches à la Harvard Medical School et l'un des auteurs de l'étude. "Nos corps sont en fait composés d'une construction 3-D avec un réseau vasculaire, pas composé de [juste] cellules individuelles."
La structure 3D imite mieux l'architecture et la fonctionnalité des tissus humains complexes par rapport aux monocouches 2D de modèles cellulaires, en raison de leurs interactions cellule-cellule améliorées et de leurs fonctions cellulaires améliorées. Ces structures 3-D fournissent un modèle tissulaire amélioré et fournissent des réponses médicamenteuses plus réalistes que leurs homologues 2-D. Ce nouvel échantillon vascularisé offre une plus grande capacité de prédiction des niveaux de toxicité réels que le corps connaîtrait.
Imprimé avec de l'encre biologique qui utilise un échafaudage à microcanaux sacrificiel, le réseau final de canaux en couches de cellules endothéliales permet l'observation des effets in vivo de l'absorption du médicament sans avoir à faire une étude in vivo. De plus, la technique peut être adaptée à différents types de cellules pour offrir probablement des tests de toxicité des médicaments sur mesure.
"Nous utilisons des cellules humaines, et lorsque nous avons développé cette technique, nous [l'avons fait d'une manière qui nous a permis] de changer facilement le type de cellule, en utilisant peut-être la cellule primaire d'un patient ou ses cellules endothéliales et nous pouvons [potentiellement] créer un modèle tissulaire spécialisé chez l'homme, " dit Shin.
Bien que la construction soit encore une version plutôt simplifiée du tissu hépatique réel, le nouveau niveau de complexité de ce modèle vasculaire a déjà aidé l'équipe à découvrir un mécanisme important qu'une construction monocouche ne pourrait jamais révéler.
« Sur la base de nos constatations, la couche endothéliale retarde la réponse de diffusion du médicament, par rapport à sans la couche endothéliale, " dit Shin. " Ils ne changent aucune constante de diffusion de drogue, mais ils retardent la perméabilité, ils retardent donc la [réponse] car il faut du temps pour traverser la couche endothéliale."
Shin en particulier prévoit de concentrer les recherches futures sur cette étape de diffusion, et comment il peut être réglé pour optimiser l'absorption des médicaments. Plus généralement, le groupe espère qu'il ne s'agit que d'une première étape dans le développement de systèmes de test de médicaments bio-imprimés plus complexes et plus rapides, tels que les dispositifs multi-organes sur puce et les modèles d'échantillons pour d'autres systèmes d'organes et de tissus. Traitements anticancéreux, par exemple, nécessitent une compréhension des effets sur divers tissus en dehors du tissu cancéreux lui-même, et bénéficierait grandement d'une telle construction.
