Dans seulement trois ans, les patients en attente d’une greffe de foie pourraient recevoir un morceau de tissu hépatique imprimé en 3D, de la taille d’un dollar, qui pourrait prolonger leur vie.
L’entreprise de bio-impression Organovo, basée à San Diego, a déjà montré que ses patchs de tissu hépatique imprimés en 3D ont continué à fonctionner lorsqu’ils ont été implantés chez des souris. Prochaine étape : les êtres humains.
L’entreprise, âgée de 10 ans, a développé un processus de bio-impression qui peut être adapté pour produire des tissus dans une variété de formats, y compris des tissus de foie humain à micro-échelle et, plus récemment, des tissus rénaux.
Les tissus imprimés en 3D d’Organovo ont été utilisés pour accélérer le processus préclinique de test et de découverte de médicaments. Les tests et le développement traditionnels utilisent des animaux ou un petit échantillon de cellules humaines placé dans une boîte de Pétri, peuvent coûter en moyenne 1,2 milliard de dollars et prendre une douzaine d’années. Le coût est élevé, en partie, parce que 90 % des médicaments ne passent pas les essais cliniques sur les animaux et les humains, de sorte que les chercheurs doivent retourner à la proverbiale planche à dessin encore et encore jusqu’à ce qu’ils réussissent.
La technologie de bio-impression, dont la première utilisation commerciale a eu lieu fin 2014, crée le tissu avec plusieurs types de cellules afin de mieux imiter les organes vivants.
« Lorsque vous prenez des cellules de foie et que vous les mettez sur une boîte de Pétri, celles-ci n’ont jamais tous les aspects de la biologie normale du foie humain parce qu’elles sont sorties de leur contexte normal et mises dans cette boîte… et les cellules de foie sont beaucoup plus malheureuses que la plupart des cellules dans cet environnement », a déclaré le PDG d’Organovo, Keith Murphy.
La principale pierre d’achoppement dans la création de tissus reste la fabrication du système vasculaire nécessaire pour lui fournir l’oxygène et les nutriments indispensables à la vie. Les cellules vivantes peuvent littéralement mourir avant que le tissu ne quitte la table de l’imprimante.
Le processus de bio-impression d’Organovo peut être adapté pour produire des tissus dans une variété de formats, y compris ces tissus de foie humain à micro-échelle contenus dans des plaques de culture tissulaire multi-puits standard pour les tests de médicaments.
Les tissus de foie et de rein humains ExVive 3D bioprintés d’Organovo sont présentés comme une avancée pour la sécurité et le développement des médicaments.
La technologie de bioprinting crée le tissu et un réseau séparé de cellules sanguines capillaires qui peuvent imiter le transport du sang vital. Les vaisseaux sont constitués de trois types de cellules différentes empilées sur environ 20 couches de profondeur ou environ 500 microns d’épaisseur. Il y a d’abord une couche de fibroblastes humains, puis une couche de 250 microns de cellules musculaires lisses vasculaires humaines et enfin une fine couche de cellules endothéliales vasculaires humaines.
Pour avoir une idée de la finesse du système vasculaire imprimé, il faut savoir qu’une feuille de papier d’imprimante a une épaisseur de 100 microns. Donc, le tissu qu’Organovo a imprimé a l’épaisseur de cinq feuilles de papier empilées les unes sur les autres.
Le tissu imprimé en 3D d’Organovo est déjà utilisé par 11 des 25 plus grandes sociétés pharmaceutiques du monde, comme Merck & Co, Bristol-Myers Squibb Co. et Astellas Pharma Inc. basé au Japon.
Merck et Astellas ont tous deux publié des données ce mois-ci lors de la conférence de la Society of Toxicology montrant que les tissus imprimés en 3D sont supérieurs aux méthodes traditionnelles de test des médicaments.
La technologie de la société voit maintenant son adoption par les petites sociétés pharmaceutiques financées par du capital-risque, qui ne travaillent généralement que sur un ou deux projets de développement de médicaments à la fois.
Plus récemment, la technologie a également montré le potentiel pour « imprimer » des tissus thérapeutiques plus grands utilisés en médecine de transplantation.
« Nous travaillons maintenant vers des essais cliniques avec des patchs de foie pour un transfert direct aux patients », a déclaré Murphy. « Il est encore tôt sur ce front ; ce n’est pas un organe complet, que nous pensons pouvoir atteindre à plus long terme.
« Ce que nous avons dit, c’est comment aider le plus de gens dans le plus court laps de temps. Comme nous sommes capables de fabriquer ce tissu hépatique dans un plat, nous nous sommes dit qu’il fallait fabriquer quelque chose en utilisant la même technologie, mais en le rendant aussi grand que possible pour l’implanter chez les patients. »
Ce qu’Organovo a produit est un « patch » de foie de la taille et de l’épaisseur d’un billet d’un dollar qui peut être implanté chez les patients en attente d’une transplantation hépatique.
« Ce qu’il peut faire, c’est essentiellement prendre ces patients… et les porter pendant un ou deux ans pour leur donner une meilleure fonction hépatique et leur permettre un pont vers une transplantation », a déclaré Murphy. « Cela leur permet donc de ne pas être hospitalisés pendant qu’ils attendent une transplantation.
« Nous avons des essais actifs sur les animaux en cours et nous visons à l’avoir chez les patients dès l’année 2020 », a-t-il ajouté.
Chez les souris, il a été démontré que les patchs de tissu hépatique commencent à circuler dans le sang dès sept jours après la transplantation et pendant au moins 28 jours après l’implantation.
Les greffes de patchs hépatiques thérapeutiques seront probablement d’abord utilisées chez les patients souffrant d’insuffisance hépatique aiguë et chronique et chez les patients pédiatriques, où le besoin est le plus critique. Organovo a l’intention de soumettre une demande de « drogue nouvelle d’investigation » à la Food and Drug Administration américaine pour son tissu hépatique thérapeutique.
L’opportunité de marché totale pour les greffes de foie thérapeutique dépasse 3 milliards de dollars aux États-Unis, selon Organovo.
Organovo n’est pas le seul établissement de recherche travaillant sur l’impression de tissus humains pour les implants et les tests de médicaments.
L’année dernière, l’Université de San Diego a publié un rapport montrant qu’elle avait réussi à imprimer à la fois du tissu hépatique et un système vasculaire.
Le foie joue un rôle critique dans la façon dont le corps métabolise les médicaments et produit des protéines clés — c’est pourquoi les modèles de foie imprimés sont de plus en plus développés en laboratoire comme plateformes pour le dépistage des médicaments.
MaRS Innovations a collaboré avec l’Université de Toronto pour créer le PrintAlive Bioprinter, qui reproduit les cellules de la peau en poussant le tissu imprimé à travers plusieurs canaux pour créer une fine pellicule de tissu.
D’autres entreprises ont réussi à imprimer de la peau en utilisant les propres cellules d’un patient à des fins de greffe. Par exemple, MaRS Innovations a créé le PrintAlive Bioprinter en collaboration avec le Bureau des innovations et des partenariats (IPO) de l’Université de Toronto pour créer une machine qui imprime de la peau qui roule sur un mini tapis roulant.
Et le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université de Harvard a créé une imprimante 3D qui peut déposer quatre types différents de cellules en même temps. La percée dans cette recherche a été la capacité de créer des vaisseaux sanguins qui peuvent alimenter des tissus vivants.
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