Image de la bio-imprimante à gouttelettes 3D, développé par le Bayley Research Group à Oxford, produire des tissus de taille mm Crédit :Sam Olof/ Alexander Graham
Des scientifiques de l'Université d'Oxford ont développé une nouvelle méthode pour imprimer en 3D des cellules cultivées en laboratoire pour former des structures vivantes.
L'approche pourrait révolutionner la médecine régénérative, permettant la production de tissus et de cartilages complexes qui pourraient potentiellement supporter, réparer ou augmenter les zones malades et endommagées du corps.
Dans une recherche publiée dans la revue Rapports scientifiques , une équipe interdisciplinaire du département de chimie et du département de physiologie, Anatomie et génétique à Oxford et le Center for Molecular Medicine à Bristol, a démontré comment une gamme de cellules humaines et animales peut être imprimée dans des constructions tissulaires à haute résolution.
L'intérêt pour l'impression 3D de tissus vivants s'est accru ces dernières années, mais, développer un moyen efficace d'utiliser la technologie a été difficile, d'autant plus qu'il est difficile de contrôler avec précision la position des cellules en 3D. Ils se déplacent souvent à l'intérieur de structures imprimées et l'échafaudage souple imprimé pour supporter les cellules peut s'effondrer sur lui-même. Par conséquent, imprimer des tissus vivants à haute résolution reste un défi.
Mais, dirigé par le professeur Hagan Bayley, Professeur de biologie chimique au département de chimie d'Oxford, l'équipe a conçu un moyen de produire des tissus dans des cellules autonomes qui soutiennent les structures pour conserver leur forme.
Une micrographie confocale d'un tissu artificiel contenant 2 populations de cellules rénales embryonnaires humaines (HEK-293T) imprimée sous la forme d'une structure arborisée au sein d'un cube Crédit :Sam Olof / Alexander Graham
Les cellules étaient contenues dans des gouttelettes protectrices de nanolitre enveloppées dans un revêtement lipidique qui pouvait être assemblée, couche par couche, en structures vivantes. La production de tissus imprimés de cette manière améliore le taux de survie des cellules individuelles, et a permis à l'équipe d'améliorer les techniques actuelles en construisant chaque tissu une goutte à la fois pour une résolution plus favorable.
Être utile, les tissus artificiels doivent pouvoir imiter les comportements et les fonctions du corps humain. Le procédé permet la fabrication de constructions cellulaires à motifs, lequel, une fois adulte, imiter ou potentiellement améliorer les tissus naturels.
Dr Alexandre Graham, auteur principal et scientifique en bioimpression 3D chez OxSyBio (Oxford Synthetic Biology), a déclaré:"Nous visions à fabriquer des tissus vivants en trois dimensions qui pourraient afficher les comportements et la physiologie de base trouvés dans les organismes naturels. À ce jour, il existe des exemples limités de tissus imprimés, qui ont l'architecture cellulaire complexe des tissus natifs. D'où, nous nous sommes concentrés sur la conception d'une plateforme d'impression cellulaire haute résolution, à partir de composants relativement bon marché, qui pourraient être utilisés pour produire de manière reproductible des tissus artificiels avec une complexité appropriée à partir d'une gamme de cellules, y compris des cellules souches".
Les chercheurs espèrent que, avec un développement ultérieur, les matériaux pourraient avoir un large impact sur les soins de santé dans le monde entier. Les applications potentielles incluent la mise en forme de modèles de tissus humains reproductibles qui pourraient éliminer le besoin de tests cliniques sur les animaux.
L'équipe a terminé ses recherches l'année dernière, et ont depuis pris des mesures pour commercialiser la technique et la rendre plus largement disponible. En janvier 2016, OxSyBio est officiellement issu du Bayley Lab. La société vise à commercialiser la technique à des fins industrielles et biomédicales.
Une image de la bio-imprimante à gouttelettes 3D, développé par le Bayley Research Group à Oxford, produire des tissus de taille mm Crédit :Sam Olof/ Alexander Graham
Au cours des prochains mois, ils travailleront au développement de nouvelles techniques d'impression complémentaires, qui permettent l'utilisation d'une gamme plus large de matériaux vivants et hybrides, pour produire des tissus à l'échelle industrielle.
Dr Sam Olof, Directeur de la technologie chez OxSyBio, a déclaré : « Il existe de nombreuses applications potentielles pour la bio-impression et nous pensons qu'il sera possible de créer des traitements personnalisés en utilisant des cellules provenant de patients pour imiter ou améliorer la fonction naturelle des tissus. À l'avenir, Les tissus bio-imprimés en 3D peuvent également être utilisés pour des applications de diagnostic - par exemple, pour le dépistage de drogues ou de toxines.
"Nous sommes ravis d'avoir une relation continue avec l'Université d'Oxford et le groupe Bayley, à la fois sous la forme d'une licence pour cette nouvelle technologie et en continuant à parrainer la recherche primaire dans ce domaine. »
Dr Adam Perriman de l'École de médecine cellulaire et moléculaire de l'Université de Bristol, a ajouté :« L'approche de bio-impression développée avec l'Université d'Oxford est très excitante, car les constructions cellulaires peuvent être imprimées efficacement à une résolution extrêmement élevée avec très peu de déchets. La capacité d'imprimer en 3D avec des cellules souches adultes et de les différencier était remarquable, et montre vraiment le potentiel de cette nouvelle méthodologie pour avoir un impact sur la médecine régénérative à l'échelle mondiale."
