Des scientifiques de l’Université de Tel Aviv en Israël ont réussi à imprimer pour la première fois une tumeur cérébrale entière, active et viable, à l’aide d’une imprimante tridimensionnelle (ou 3D). Les chercheurs ont recréé les vaisseaux sanguins qui coulent et le tissu cérébral environnant.
Publié dans la revue à comité de lecture Avancées scientifiques, l’étude a récapitulé l’environnement hétérogène de la tumeur en créant une bio-encre de glioblastome de fibrine composée de cellules de glioblastome dérivées du patient, de microglies et d’astrocytes.
Le modèle 3D contient tous les composants de la tumeur maligne. Cela pourrait servir de base au remplacement potentiel des cultures cellulaires et des modèles animaux en tant que plate-forme puissante pour la découverte de cibles médicamenteuses, la thérapie personnalisée et le développement de médicaments efficaces.
Glioblastome
Le glioblastome (GB) est la tumeur cérébrale maligne la plus courante, représentant 47,7 % de tous les cas. C’est également le type de tumeur cérébrale le plus agressif, affectant 3,21 personnes pour 100 000 aux États-Unis seulement. L’incidence est en augmentation dans de nombreux pays.
Le cancer est l’une des principales causes de décès dans le monde. Environ 30 à 40 pour cent des patients atteints de cancer sont traités avec des médicaments inefficaces. Ainsi, les plateformes de criblage préclinique de médicaments visent à surmonter ce défi. Malheureusement, la plupart des méthodes existantes pour identifier des cibles médicamenteuses ont une efficacité limitée. Il existe un besoin pour une plate-forme fiable et cliniquement pertinente pour le criblage de médicaments à haut débit.
impression en 3D
Le processus de développement préclinique conventionnel de médicaments repose sur l’évaluation in vitro de l’efficacité et de la toxicité des médicaments dans une culture cellulaire bidimensionnelle (2D) suivie d’études animales. Au fil des ans, les études de culture 2D ont été utilisées dans la recherche biomédicale et le dépistage des médicaments, car elles sont rentables. Cependant, la méthode a du mal à prédire les divers effets du traitement in vivo.
L’émergence de modèles 3D est prometteuse pour surmonter les limitations des modèles de cancer précédents et réduire les coûts de l’évaluation préclinique des médicaments. Des modèles antérieurs ont été développés, mais ils manquent de la pléthore de cellules stromales et de vaisseaux sanguins fonctionnels, qui sont essentiels au développement et à la progression de la maladie, et à l’évaluation de la réponse au traitement.
Modèle de tumeur modifié bio-imprimé en 3D
Une nouvelle technologie prometteuse en matière de régénération tissulaire est la bio-impression 3D, une technologie permettant une construction 3D précise de tissus et d’organes complexes. Cette technologie permet le positionnement de cellules et de matériaux biocompatibles couche par couche. Il permet également l’utilisation d’une large gamme de biomatériaux à différentes viscosités et densités cellulaires. La technologie peut mieux imiter le microenvironnement tumoral (TME), offrant un aperçu des caractéristiques physiologiques complètes de la tumeur, y compris les vaisseaux sanguins et l’architecture multi-échelle.
Fig. 7 Combler l’écart de translation du chevet au banc et au dos. Illustration schématique de l’approche méthodologique utilisant un modèle de tumeur vasculaire perfusable en 3D bio-imprimé pour le criblage de médicaments et la découverte de cibles. IRM, imagerie par résonance magnétique ; μ-CT, tomodensitométrie.
L’équipe a développé un modèle de tumeur d’ingénierie bio-imprimé en 3D basé sur deux bio-encres, une bio-encre tumorale et une bio-encre vasculaire. Ils se sont concentrés sur la bioimpression 3D du glioblastome, car l’hétérogénéité intratumorale et la TME sont les principaux moteurs de la résistance des cellules GB à la thérapie. Le développement de modèles qui imitent le microenvironnement complexe de GB est prometteur pour faciliter le développement d’options de traitement efficaces.
Après avoir réussi à imprimer la tumeur en 3D, les chercheurs ont démontré que contrairement aux cellules cancéreuses se développant sur des boîtes de Pétri, le modèle bio-imprimé en 3D pouvait offrir une prédiction forte et rapide du traitement le plus approprié pour un patient spécifique avec la capacité d’être reproduit.
L’équipe a étudié les propriétés mécaniques et la fonctionnalité biologique de la fibrine biocompatible 3D-bio-ink. Les modèles ressemblaient à l’hétérogénéité cellulaire GB, à l’interaction cellule-cellule et à la tomographie spatiale.
Les résultats de l’étude ont montré des courbes de croissance, une réponse médicamenteuse et une signature génétique similaires des cellules de glioblastome cultivées dans la plate-forme 3D-bio-ink.
Nous démontrons ici que notre bio-encre 3D peut servir d’alternative aux modèles murins, car elle peut imiter les principales caractéristiques des tumeurs cultivées in vivo… »
Le modèle GB bio-imprimé en 3D pourrait aider à fournir des traitements efficaces en tant que thérapie personnalisée et est important pour la gestion des tumeurs agressives qui ont une survie à court terme.
