L'avenir est ici. Dans une première mondiale, des scientifiques israéliens ont créé un cœur vivant grâce à un nouveau procédé d'impression 3D révolutionnaire qui combine des tissus humains prélevés sur un patient.
En novembre, des chercheurs de l'Université de Tel-Aviv ont déclaré qu'ils avaient inventé le premier implant tissulaire entièrement personnalisé conçu à partir des biomatériaux et des cellules d'un patient, ouvrant la voie à une nouvelle technologie qui permettrait de développer n'importe quel type d'implant tissulaire à partir d'une petite biopsie de tissu graisseux.
Aujourd'hui, ces mêmes chercheurs ont créé un véritable cœur en utilisant leur processus innovant au Laboratoire de génie tissulaire et de médecine régénérative dirigé par le professeur Tal Dvir, professeur associé au Département de microbiologie moléculaire et de biotechnologie de l'Université de Tel Aviv.
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"C'est la première fois que quelqu'un a réussi à concevoir et à imprimer un cœur complet avec des cellules, des vaisseaux sanguins, des ventricules et des cavités", a déclaré le professeur Dvir lors d'une conférence de presse lundi à l'université.
Le processus consistait à prélever du tissu adipeux, après quoi les matériaux cellulaires et acellulaires étaient séparés. Alors que les cellules étaient reprogrammées pour devenir des cellules souches pluripotentes et efficacement différenciées en cellules cardiaques ou endothéliales, la matrice extracellulaire (MEC), un réseau tridimensionnel de macromolécules extracellulaires, comme le collagène et les glycoprotéines, a été transformé en un hydrogel personnalisé qui a servi "d'encre" à l'impression, a déclaré la Tel Aviv University.
Les cellules différenciées ont ensuite été mélangées avec les encres biologiques et utilisées pour imprimer en 3D des plaques cardiaques immunocompatibles, spécifiques au patient, avec des vaisseaux sanguins et, par la suite, un cœur entier minuscule.
Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de décès dans le monde, selon l'Organisation mondiale de la santé. En 2016 seulement, on estime que 17,9 millions de personnes sont mortes de maladies cardiaques, la majorité d'entre elles à cause d'une crise cardiaque ou d'un AVC.
La transplantation cardiaque est actuellement le seul traitement disponible pour les patients atteints d'insuffisance cardiaque terminale. Et avec la pénurie de donneurs de cœur, cette percée scientifique pourrait ouvrir la voie dans le monde médical, ouvrant la voie à une révolution potentielle dans le domaine de la transplantation d'organes et de tissus.
"Ce cœur est fait de cellules humaines et de matériel biologique spécifique au patient. Dans notre processus, ces matériaux servent d'encres biologiques, de substances à base de sucres et de protéines qui peuvent être utilisées pour l'impression 3D de modèles tissulaires complexes", a déclaré le professeur Dvir.
"Dans le passé, les gens ont réussi à imprimer en 3D la structure d'un cœur, mais pas avec des cellules ou des vaisseaux sanguins. Nos résultats démontrent le potentiel de notre approche pour l'ingénierie du remplacement personnalisé de tissus et d'organes à l'avenir", a-t-il ajouté.
L'Université de Tel Aviv a expliqué que dans la méthode actuelle d'ingénierie tissulaire pour la médecine régénérative, les cellules sont isolées du patient et cultivées dans des biomatériaux, synthétiques ou naturels, dérivés de plantes ou d'animaux, pour être assemblées en tissu fonctionnel. Après la transplantation, ils peuvent induire une réponse immunitaire qui peut entraîner le rejet du tissu implanté.
Les patients qui reçoivent des tissus artificiels ou d'autres implants ont souvent besoin d'un traitement avec des immunosuppresseurs, ce qui peut mettre en danger leur santé.
Avec ce développement, "les patients n'auront plus à attendre une greffe ou à prendre des médicaments pour prévenir leur rejet". Au lieu de cela, les organes nécessaires seront imprimés, entièrement personnalisés pour chaque patient, a déclaré l'université dans un communiqué.
Le processus a été décrit dans un article intitulé "Impression 3D de cœurs cardiaques épais et perfusables personnalisés" publié lundi dans "Advanced Science", une revue scientifique à comité de lecture.
La recherche pour l'étude a été menée conjointement par le professeur Dvir, le Dr Assaf Shapira de la Faculté des sciences de la vie de TAU et Nadav Moor, un étudiant au doctorat du laboratoire.
Dans leur étude, l'équipe a travaillé avec deux modèles : l'un fait de tissu humain et l'autre de tissu de rat.
Lors de la conférence de presse, le professeur Dvir a souligné que la technologie "ne sera pas disponible dans les cliniques ou les hôpitaux demain, nous n'en sommes qu'aux tout premiers stades de cette technologie". Mais, dit-il, dans une dizaine d'années, à mesure que la technologie d'impression 3D évoluera, les hôpitaux et les cliniques auront peut-être ces imprimantes sur place.
Le professeur Dvir a expliqué que le cœur, actuellement de la taille d'un lapin, devra subir un processus de maturation dans des bioréacteurs - un système qui soutient un environnement biologiquement actif - pour maintenir les cellules en vie et les faire croître afin d'accommoder un cœur grandeur nature, tout en leur "enseignant" à s'organiser, à interagir entre elles et à atteindre la capacité de pompage.
Actuellement, dit-il, "les cellules sont capables de se contracter séparément mais pas de pomper."
Le processus d'impression dure entre 3 et 4 heures, mais le processus de maturation dure environ un mois, après quoi les scientifiques commenceront à tester de petits animaux comme les lapins et les rats.
Ils espèrent que cela se produira dans un an ou deux.
Le Dr Shapira dit à NoCamels que les scientifiques imprimeront des cœurs en 3D pour ces animaux respectifs à partir de leurs propres tissus, après quoi ils effectueront des transplantations et commenceront des essais cliniques.
Le potentiel est grand. Selon le professeur Dvir, l'utilisation de matériaux " indigènes " spécifiques au patient est cruciale pour réussir l'ingénierie des tissus et organes.
"La biocompatibilité des matériaux d'ingénierie est cruciale pour éliminer le risque de rejet des implants, ce qui compromet le succès de ces traitements ", a-t-il dit. "Idéalement, le biomatériau devrait posséder les mêmes propriétés biochimiques, mécaniques et topographiques que les tissus du patient. Ici, nous pouvons rapporter une approche simple à l'impression 3D de tissus cardiaques épais, vascularisés et perfusables qui correspondent complètement aux propriétés immunologiques, cellulaires, biochimiques et anatomiques du patient."
Mais il y a aussi des obstacles importants. Premièrement, il y a le coût. Selon le professeur Dvir, le procédé d'impression du cœur coûte "quelques milliers de shekels" en laboratoire, mais si la technologie est commercialisée à l'avenir, elle sera probablement coûteuse.
Les scientifiques devront imprimer un cœur à taille humaine, ce qui pourrait poser un défi. "Comment imprimer toutes les cellules et tous les vaisseaux sanguins d'un cœur ", a demandé le professeur Dvir en référence aux limites de résolution actuelles des imprimantes 3D.
"Nous devons tenir compte du fait que la technologie d'impression 3D se développe également ", a-t-il déclaré.
"Peut-être que, dans dix ans, il y aura des imprimeurs d'organes dans les meilleurs hôpitaux du monde, et ces procédures seront pratiquées de façon routinière", a-t-il dit.
Source : Nocamels.com via Contributeur anonyme
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