Les chercheurs ont conçu une nouvelle bio-encre qui permet pour la première fois à de petites voies respiratoires à taille humaine d'être bio-imprimées en 3D à l'aide de cellules de patients. Les constructions imprimées en 3D sont biocompatibles et favorisent la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins dans le matériau transplanté. Il s'agit d'un premier pas important vers des organes imprimés en 3D.

Des chercheurs de l'Université de Lund en Suède ont conçu une nouvelle bio-encre qui permet pour la première fois à de petites voies respiratoires de taille humaine d'être bio-imprimées en 3D à l'aide de cellules de patients. Les constructions imprimées en 3D sont biocompatibles et favorisent la croissance de nouveaux vaisseaux sanguins dans le matériau transplanté. Il s'agit d'un premier pas important vers des organes imprimés en 3D. La nouvelle étude a été publiée dans Matériaux avancés.

Les maladies pulmonaires chroniques sont la troisième cause de décès dans le monde, avec un coût européen de plus de 380 milliards d'euros par an. Pour de nombreuses maladies chroniques, il n'y a pas de remède et la seule option en phase terminale pour les patients est la transplantation pulmonaire. Cependant, il n'y a pas assez de poumons de donneurs pour répondre à la demande clinique.

Par conséquent, les chercheurs cherchent des moyens d'augmenter la quantité de poumons disponibles pour la transplantation. Une approche consiste à fabriquer des poumons en laboratoire en combinant des cellules avec un échafaudage bio-ingénierie.

«Nous avons commencé petit en fabriquant de petits tubes, car il s'agit d'une caractéristique que l'on retrouve à la fois dans les voies respiratoires et dans le système vasculaire pulmonaire. En utilisant notre nouvelle bioencre avec des cellules souches isolées des voies respiratoires des patients, nous avons pu bioimprimer de petites voies respiratoires qui avaient plusieurs couches de cellules et sont restées ouvertes au fil du temps », explique Darcy Wagner, professeur agrégé et auteur principal de l'étude.

Les chercheurs ont d'abord conçu une nouvelle bioencre (un matériau imprimable avec des cellules) pour la bioimpression 3D de tissus humains. La bioencre a été fabriquée en combinant deux matériaux : un matériau dérivé d'algues, d'alginate et une matrice extracellulaire dérivée de tissu pulmonaire.

Cette nouvelle bio-encre accompagne le matériau bio-imprimé sur plusieurs étapes de son évolution vers le tissu. Ils ont ensuite utilisé la bioencre pour bioimprimer en 3D de petites voies respiratoires humaines contenant deux types de cellules trouvées dans les voies respiratoires humaines. Cependant, cette bioencre peut être adaptée à tout type de tissu ou d'organe.

« Ces bio-encres de nouvelle génération prennent également en charge la maturation des cellules souches des voies respiratoires en plusieurs types de cellules trouvés dans les voies respiratoires humaines adultes, ce qui signifie que moins de types de cellules doivent être imprimés, ce qui simplifie le nombre de buses nécessaires pour imprimer des tissus constitués de plusieurs types de cellules », dit Darcy Wagner.

Martina M. De Santis, Hani N. Alsafadi, Sinem Tas, Deniz A. Bölükbas, Sujeethkumar Prithiviraj, Iran AN Da Silva, Margareta Mittendorfer, Chiharu Ota, John Stegmayr, Fatima Daoud, Melanie Königshoff, Karl Swärd, Jeffery A. Wood, Manlio Tassieri, Paul E. Bourgine, Sandra Lindstedt, Sofie Mohlin, Darcy E. Wagner. Bioinks renforcés à matrice extracellulaire pour la bioimpression 3D de tissus humains. Matériaux avancés, 2020 ; 33 (3) : 2005476 DOI : 10.1002/adma.202005476