Comme alternative potentielle aux tests de médicaments sans animaux de laboratoire, les chercheurs du KTH Royal Institute of Technology ont développé et testé avec succès un modèle 3D de cancer du cerveau vivant qui surmonte l’un des plus grands défis de l’ingénierie tissulaire.
Dans le récent numéro de la revue scientifique Advanced Materials, les chercheurs ont rapporté une technique de reproduction des plus petits vaisseaux sanguins du corps, également connue sous le nom de microvasculature, à l’intérieur d’un hydrogel de collagène chargé de cellules cancéreuses vivantes. La technique, appelée moulage par cavitation,crée des cavités suffisamment petites pour que les cellules se transforment en vaisseaux sanguins à une échelle ressemblant davantage à celles du corps humain.
L’auteur principal de l’étude, Alessandro Enrico, doctorant au KTH, affirme que la technique de création de cavités pour ces vaisseaux sanguins représente une percée dans la recherche biomédicale et que la méthode pourrait potentiellement être utilisée pour modéliser d’autres types de tissus humains en plus des tissus cancéreux.
Cette étude représente un grand pas en avant en termes de modèle d’ingénierie tissulaire pour le criblage de médicaments. »
Alessandro Enrico, doctorant au KTH
Pour le développement de médicaments, la seule alternative à l’expérimentation animale est de simples modèles cellulaires 2D, dans lesquels des cellules humaines sont cultivées sur des plastiques dans un arrangement plat et bidimensionnel. Il dit que bien que les plates-formes «lab-on-a-chip» en 2D soient utilisées pour reproduire des tissus vivants, elles sont finalement limitées par leur simplicité.
« Les modèles de tissus 2D ralentissent les tests et les rendent plus chers », dit-il. « Les résultats du travail avec un modèle 3D concernent le tissu dimensionnel 3D réel dans le corps humain. »
La reproduction d’un modèle de tissu 3D comblerait le fossé entre les modèles 2D simples et la physiologie tissulaire réelle, dit-il. « Mais obtenir une microvasculature 3D dans un échafaudage d’hydrogel tout en maintenant la viabilité cellulaire n’est pas une mince affaire. »
Pour créer la microvasculature dont les tissus complexes comme le cancer du cerveau vivant ont besoin pour survivre, les chercheurs ont commencé par couler un hydrogel de collagène non structuré contenant des cellules cancéreuses vivantes. Ensuite, ils utilisent l’irradiation laser de l’hydrogel pour générer des bulles de gaz qui réarrangent les fibres de collagène, créant ainsi des cavités et façonnant des microcanaux. Enfin, les cellules endothéliales sont pompées dans les cavités, après quoi elles s’assemblent dans des vaisseaux sanguins artificiels de taille similaire à la vascularisation du corps humain.
Le processus ne cause aucun dommage aux cellules, un risque réel avec les techniques de bio-impression actuellement en développement, dit-il.
Les modèles de tissus 3D reproduisent fidèlement les tissus vivants et sont restés stables pendant au moins huit jours dans des conditions physiologiques. « C’est essentiel pour étudier les interactions biologiques complexes qui peuvent prendre des jours ou des semaines à se développer », explique Enrico.
Enrico dit que la prochaine étape consiste à étudier la compatibilité de cette méthode avec d’autres hydrogels pour modéliser différents tissus et organes.
