Les maladies cérébrovasculaires telles que l'athérosclérose et l'AVC restent une cause majeure de morbidité et de mortalité dans le monde. Une caractéristique commune de ces maladies est la sténose vasculaire, c'est-à-dire le rétrécissement des vaisseaux sanguins, qui perturbe le flux sanguin normal et contribue à l'inflammation chronique dans la paroi des vaisseaux. Les cellules endothéliales bordent le système vasculaire jouent un rôle clé dans la détection du stress de cisaillement du flux sanguin et la réponse à l'hémodynamique perturbée en exprimant des molécules pro-inflammatoires. Cependant, étudier ce phénomène in vivo est difficile en raison de la complexité et de la variabilité des systèmes vivants.
Traditionnel in vitro Les modèles, y compris les cultures statiques et les dispositifs microfluidiques, ne sont souvent pas en mesure de reproduire la complexité structurelle, mécanique et biologique de l'environnement cérébrovasculaire humain. Cela souligne la nécessité d'un modèle plus pertinent physiologiquement pour étudier comment les modèles d'écoulement anormaux entraînent une dysfonction endothéliale et une inflammation.
Pour combler ce fossé de recherche critique, une équipe collaborative dirigée par le professeur Byoung Soo Kim et le chercheur Min-Ju Choi de l'Université nationale de Pusan, avec le professeur Dong-Woo Cho et le Dr Wonbin Park de l'Université de Science et de technologie de Pohang (Postech), ont développé une 3D-Bioprintted in vitro Modèle de vaisseaux sanguins sténotiques. Leur étude révolutionnaire a été publiée en ligne dans la revue Matériaux fonctionnels avancés le 24 juin 2025. « Nous avons utilisé une nouvelle technique de biopriting coaxiale intégrée pour fabriquer rapidement conduits vasculaires perfusables avec rétrécissement luminal contrôlé« Explique le professeur Kim. »Notre bioink, un hybride de matrice extracellulaire dévelolarisée dérivée de l'aorte porcine (DECM), de collagène et d'alginate, a offert à la fois une résistance mécanique et des indices biologiques essentiels pour soutenir l'attachement et la fonction des cellules endothéliales. «
Les vaisseaux bioprints ont encapsulé les cellules endothéliales humaines, y compris la veine ombilicale (HUVEC) et les cellules microvasculaires cérébrales (HBMEC), et ont été exposées à des conditions d'écoulement simulant les vaisseaux sanguins normaux et sténotiques. Le modèle a réussi à fabriquer in vivo Les conditions de flux sanguin et imitaient les géométries sténotiques associées aux maladies cérébrovasculaires. Les simulations de dynamique des fluides de calcul et les expériences de billes de traceur ont confirmé que les régions sténotiques produisaient des modèles d'écoulement perturbés, caractéristiques de ceux observés dans les vaisseaux athérosclérotiques. Les vaisseaux endothélialisés ont montré une couverture continue et exprimé toutes les protéines de jonction, y compris le CD31, la VE-cadhérine et le ZO-1. Les navires ont également maintenu l'intégrité des barrières en démontrant la perméabilité sélective. Notamment, dans des conditions d'écoulement perturbées, il y avait une régulation positive significative des marqueurs inflammatoires, caractéristiques d'une barrière endothéliale mature.
« Cette technologie de biopritage 3D marque une progression significative de la modélisation des maladies cérébrovasculaires en permettant aux navires anatomiquement précis et physiologiquement pertinents», Partages Prof. Kim. En utilisant une bioink et une bio-axial basés sur ECM renforcés, le modèle reproduit la géométrie et la dynamique des flux sténotiques, fournissant une plate-forme réaliste pour étudier l'inflammation endothéliale induite par le flux. in vitro systèmes et complexes in vivo Modèles, cette plate-forme réduit également la dépendance aux tests animaux et améliore le dépistage des médicaments et les évaluations de toxicité.
Des raffinements futurs tels que l'incorporation de l'ECM spécifique au cerveau, le co-culturation des cellules de soutien vasculaire et l'utilisation de cellules dérivées du patient pourraient améliorer davantage la précision physiologique et la modélisation spécifique au patient. L'intégration avec des plateformes d'organe sur puce et des analyses axées sur l'IA pourrait également permettre une surveillance en temps réel des réponses endothéliales aux thérapies.
En conclusion, cette étude offre une plate-forme robuste et polyvalente pour l'ingénierie tissulaire cérébrovasculaire. Alors que les technologies de biopritage continuent d'évoluer, ils ont le potentiel de transformer la façon dont nous étudions et traitons des maladies telles que les accidents vasculaires cérébraux et l'athérosclérose, accélérant la découverte thérapeutique et le développement d'interventions personnalisées.
