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Organ-on-a-Chip technology for in vitro grafting and vascularisation of 3D tissues

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Des vaisseaux sanguins fonctionnels révolutionnent la culture tissulaire en 3D

L’absence de modèles tissulaires humains fiables in vitro entrave la découverte de médicaments. OrganoReady Vascular Bed facilite la vascularisation fonctionnelle in vitro des tissus en 3D.

Santé

Au fil des ans, nous avons récolté des informations biomédicales précieuses sur des voies importantes et des maladies humaines grâce aux modèles animaux. Il est toutefois difficile d’extrapoler les résultats obtenus à partir d’animaux à la découverte de médicaments. Des dérivés tissulaires humains, in vitro et en 3D comme des organoïdes suscitent une grande attention pour modéliser la biologie des organes humains. Les avancées technologiques permettent de dériver et de cultiver des tissus en 3D issus de cellules souches. De nouvelles données montrent leur potentiel pour étudier le développement humain, mais le manque de vaisseaux sanguins fonctionnels limite considérablement la reproduction de la physiologie de l’organe natif.

Une plateforme inspirée de la microfluidique prend en charge le tissu vascularisé

Le projet OrganoPlate Graft, financé par l’UE, entendait éliminer ce goulet d’étranglement en développant un système de culture in vitro à grande capacité pour le tissu vascularisé. Le produit final du projet OrganoPlate Graft, l’OrganoReady Vascular Bed, est une plateforme de 64 puces microfluidiques intégrées dans une plaque de microtitration régulière de 384 puits. Les puces microfluidiques englobent un gel de matrice extracellulaire (MEC) qui facilite la formation de nouveaux vaisseaux lors de l’administration d’un cocktail de facteurs angiogéniques. Ce procédé crée pour ainsi dire un système cardiovasculaire capable d’ accueillir la greffe de tissus en 3D placés par-dessus. Plus important, le réseau microfluidique de l’OrganoReady Vascular Bed permet la perfusion continue des milieux d’une manière similaire au flux sanguin naturel. Cela favorise l’échange de nutriments, d’oxygène et de métabolites. «Notre produit offre aux chercheurs du monde entier l’opportunité d’ajouter des vaisseaux sanguins fonctionnels à leurs tissus en 3D», souligne Henriëtte Lanz, coordinatrice du projet et directrice du développement du modèle à MIMETAS. Lors de la connexion des tissus aux bourgeons de vaisseaux, des composés peuvent être ajoutés au tissu via le réseau vasculaire. Il est donc possible d’étudier de potentiels médicaments contre le cancer sur du tissu tumoral greffé dans une approche qui rappelle les études de xénogreffes animales dérivées de patients.

Le soutien des organoïdes hépatiques

La technologie des organes sur puce s’avère très prometteuse dans la modélisation du foie humain in vitro; elle peut être exploitée pour comprendre le processus de régénération ainsi que pour la découverte de médicaments. Les chercheurs d’OrganoPlate Graft ont greffé des organoïdes et des sphéroïdes hépatiques sur l’OrganoReady Vascular Bed et ont établi un réseau vasculaire perfusable. Les tissus en 3D du foie conservaient la fonction hépatique tout au long de la co-culture et étaient enrichis en structures microvasculaires. Ce système a même permis de modéliser la maladie véno-occlusive lors de l’exposition à l’azathioprine, un médicament immunosuppresseur.

De meilleurs médicaments, produits de manière éthique, sans expérimentations animales

Le projet OrganoPlate Graft a entrepris de répondre à l’importante demande pour de meilleurs modèles de biologie humaine, nécessaires pour accélérer la recherche fondamentale et développer de nouvelles solutions thérapeutiques très attendues. La mise en œuvre d’OrganoReady Vascular Bed dans la recherche biomédicale devrait considérablement réduire le besoin de recourir à des expérimentations animales. En outre, l’utilisation de tissus humains en 3D soutiendra le développement de meilleurs médicaments, produits de manière plus éthique. MIMETAS étendra sa technologie à des modèles organoïdes de cancers propres au patient afin de découvrir des médicaments grâce à un récent financement du Fonds de croissance national néerlandais.

Mots‑clés

OrganoPlate Graft, microfluidique, vaisseaux sanguins, matrice extracellulaire (MEC), organoïde, foie, maladie véno-occlusive, MIMETAS, tissus humains, immuno-oncologie, médicaments anti-cancer, maladie cutanée, maladie pulmonaire, études de vascularisation, dépistage de composés

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