Le film "Avatar" n'est pas le seul blockbuster en 3D à faire sensation cet hiver. Une équipe de scientifiques de Houston a dévoilé cette semaine une nouvelle technique de culture de cellules en 3D, un saut technologique par rapport à la boîte de Pétri plate qui pourrait économiser des millions de dollars en coûts de dépistage des drogues. La recherche est rapportée dans Nature Nanotechnologie .

La technique tridimensionnelle est assez simple pour que la plupart des laboratoires se mettent en place immédiatement. Il utilise des forces magnétiques pour faire léviter les cellules pendant qu'elles se divisent et se développent. Par rapport aux cultures cellulaires cultivées sur des surfaces planes, les cultures cellulaires 3-D ont tendance à former des tissus qui ressemblent plus à ceux à l'intérieur du corps.

« Il y a actuellement un grand effort pour trouver des moyens de faire croître des cellules en 3D parce que le corps est en 3D, et les cultures qui ressemblent plus étroitement au tissu natif devraient fournir de meilleurs résultats pour les tests de dépistage précliniques, " a déclaré le co-auteur de l'étude Tom Killian, Doctorat., professeur agrégé de physique à l'Université Rice. « Si vous pouviez améliorer la précision des dépistages précoces de médicaments de seulement 10 %, on estime que vous pourriez économiser jusqu'à 100 millions de dollars par médicament."

Pour la recherche contre le cancer, le « échafaudage invisible » créé par le champ magnétique va au-delà de son potentiel pour produire des cultures cellulaires qui rappellent davantage de vraies tumeurs, ce qui serait en soi une avancée importante, a déclaré le co-auteur Wadih Arap, MARYLAND., Doctorat., professeur au David H. Koch Center de l'Université du Texas M.D. Anderson Cancer Center.

Pour faire léviter les cellules, l'équipe de recherche a modifié une combinaison de nanoparticules d'or et de particules virales modifiées appelées "phage" qui a été développée dans le laboratoire d'Arap et Renata Pasqualini, Doctorat., également du Koch Center. Cette « nanoshuttle » ciblée peut acheminer des charges utiles vers des organes ou des tissus spécifiques.

"Une prochaine étape logique pour nous sera d'utiliser cette propriété magnétique supplémentaire de manière ciblée pour explorer les applications possibles dans l'imagerie et le traitement des tumeurs, " a dit Arap.

La modélisation 3-D soulève une autre possibilité intéressante à long terme. "C'est une étape vers la construction de meilleurs modèles d'organes en laboratoire, " a déclaré Pasqualini.

La nouvelle technique est un exemple de l'innovation qui peut résulter de la réunion d'experts de domaines disparates. Killian étudie les atomes ultrafroids et utilise des champs magnétiques finement réglés pour les manipuler. Il avait travaillé avec le bio-ingénieur de Rice, Robert Raphael, Doctorat., pendant plusieurs années sur les méthodes d'utilisation des champs magnétiques pour manipuler les cellules. Alors quand Glauco Souza, l'ami de Killian, Doctorat., puis un Odyssey Scholar étudiant avec Arap et Pasqualini, a mentionné qu'il développait un gel qui pourrait charger les cellules cancéreuses avec des nanoparticules magnétiques, cela a conduit à une nouvelle idée.

"Nous nous sommes demandé si nous pourrions utiliser des champs magnétiques pour manipuler les cellules après que mes gels y aient mis des nanoparticules magnétiques, " dit Souza, qui a quitté M.D. Anderson en 2009 pour cofonder Nano3D Biosciences (www.n3dbio.com), une startup qui a par la suite autorisé la technologie de Rice et M.D. Anderson.

Les nanoparticules dans ce cas sont de minuscules morceaux d'oxyde de fer. Ceux-ci sont ajoutés à un gel qui contient des phages. Lorsque les cellules sont ajoutées au gel, le phage provoque l'absorption des particules dans les cellules en quelques heures. Le gel est ensuite lavé, et les cellules chargées de nanoparticules sont placées dans une boîte de Pétri remplie d'un liquide qui favorise la croissance et la division cellulaires.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont montré qu'en plaçant un aimant de la taille d'une pièce de monnaie sur le couvercle du plat, ils pourraient soulever les cellules du fond du plat, les concentrer et leur permettre de croître et de se diviser pendant qu'ils étaient en suspension dans le liquide.

Une expérience clé a été réalisée en collaboration avec Jennifer Molina, un étudiant diplômé dans le laboratoire de Maria-Magdalena Georgescu, Doctorat., professeur agrégé au département de neuro-oncologie du M.D. Anderson, dans lequel la technique a été utilisée sur des cellules tumorales cérébrales appelées glioblastomes. Les résultats ont montré que les cellules cultivées dans le milieu 3-D produisaient des protéines similaires à celles produites par les tumeurs du gliobastome chez la souris, tandis que les cellules cultivées en 2-D n'ont pas montré cette similitude.

Souza a déclaré que Nano3D Biosciences effectuait des tests supplémentaires pour comparer la façon dont la nouvelle méthode se compare aux méthodes existantes de culture de cellules 3D. Il a dit qu'il espérait que cela fournirait des résultats tout aussi bons, sinon mieux, que les techniques de longue date qui utilisent des échafaudages 3D.

Raphaël, un co-auteur de l'article, professeur agrégé en bio-ingénierie et membre du Rice's BioScience Research Collaborative, mentionné, "La beauté de cette méthode est qu'elle permet aux interactions cellule-cellule naturelles de piloter l'assemblage de structures micro-tissulaires en 3D. La méthode est assez simple et devrait être un bon point d'entrée dans la culture cellulaire en 3D pour tout laboratoire intéressé par découverte de médicament, biologie des cellules souches, médecine régénérative ou biotechnologie.