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Imaginez pouvoir consulter votre médecin et qu’au lieu de recevoir un traitement unique, vous recevrez un médicament spécialement adapté à vos symptômes. Une équipe d’ingénieurs de l’Université McMaster a trouvé un moyen d’utiliser la technologie d’impression 3D pour créer des tumeurs artificielles afin d’aider les chercheurs à tester de nouveaux médicaments et traitements, ce qui pourrait déboucher sur une médecine personnalisée.

Des tumeurs artificielles en utilisant la technologie d’impression 3D

Actuellement, pour que les chercheurs étudient la santé humaine, les tests sont très coûteux et prennent beaucoup de temps. Les recherches sur les maladies sont généralement effectuées en laboratoire, par exemple en créant une couche unique de cellules humaines ou animales (modèles 2D) pour tester des médicaments et leur impact sur les cellules humaines. Alternativement, des modèles animaux sont utilisés pour étudier la progression d’une maladie.
Si des groupes de cellules 3D, avec plusieurs couches de cellules, peuvent être produits pour mieux imiter les conditions à l’intérieur du corps, cela pourrait éliminer l’utilisation d’animaux lors des tests.
Sous la direction d’Ishwar K. Puri, professeur en génie mécanique et en génie biomédical, de l’équipe de McMaster a mis au point une nouvelle méthode utilisant des aimants pour imprimer rapidement des groupes de cellules 3D.
Pour ce faire, l’équipe de McMaster a utilisé les propriétés magnétiques de différents matériaux, y compris les cellules. Certains matériaux sont fortement attirés ou sensibles aux aimants. Les matériaux ayant une susceptibilité magnétique plus élevée subiront une attraction plus forte par un aimant et se déplaceront vers lui. Les matériaux faiblement attirés avec une susceptibilité plus faible se déplaceront vers les régions de champ magnétique plus basses qui s’éloignent de l’aimant.
En utilisant des champs magnétiques et des aimants soigneusement disposés, il est possible d’utiliser les différences de susceptibilité magnétique de deux matériaux pour en concentrer un seul dans un même volume.

Former des bio-liens en utilisant un agent de contraste

L’équipe a formé des bio-liens en mettant en suspension des cellules cancéreuses du sein dans un milieu de culture cellulaire contenant le sel magnétique hydraté, le Gd-DTPA. Comme la plupart des cellules, les cellules cancéreuses du sein sont beaucoup plus faiblement attirées par les aimants que le Gd-DTPA, qui est un agent de contraste pour les IRM et qui est approuvé par la FDA.
Par conséquent, lorsqu’un champ magnétique est appliqué, l’hydrate de sel se déplace vers les aimants, déplaçant les cellules vers une zone prédéterminée d’intensité de champ magnétique minimale. Ceci forme un groupe de cellules 3D.
En utilisant cette méthode, l’équipe a imprimé des tumeurs cancéreuses 3D en moins de six heures. Des tests ont été effectués pour confirmer que l’hydrate de sel n’était pas toxique pour les cellules. L’équipe travaille maintenant sur des bio-liens plus complexes pour imprimer des groupes de cellules capables de mieux imiter les tissus humains.

Une voie pour l’impression 3D de plusieurs tissus et organes

À l’avenir, des tumeurs contenant des cellules cancéreuses pourraient être rapidement créées grâce à l’impression 3D, et les réactions de ces tumeurs artificielles aux médicaments seront plus rapidement testées, avec une multitude d’expériences conduites simultanément. L’impression de groupes de cellules ressemblant à ceux des humains offre également une voie future pour l’impression 3D de plusieurs tissus et organes.
« Nous avons développé une solution d’ingénierie pour surmonter les limitations biologiques actuelles. Elle a le potentiel d’accélérer la technologie d’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative », a déclaré Sarah Mishriki, Ph.D. candidat à la School of Biomedical Engineering et auteur principal.
« La possibilité de manipuler rapidement les cellules de manière sûre, contrôlable et sans contact nous permet de créer des groupes cellulaires et des microarchitectures uniques pour reproduire les tissus humains. »

Créer des modèles plus complexes

« Cette méthode magnétique de production de groupes de cellules 3D nous rapproche de la création rapide et économique de modèles plus complexes de tissus biologiques, accélérant la découverte dans les laboratoires universitaires et des solutions technologiques pour l’industrie », a déclaré Rakesh Sahu, un chercheur associé à cette recherche.
Les résultats de l’équipe a été publiées dans Research.
Source : McMaster University
Crédit photo sur Unspalsh : Tiara Leitzman