Créer des modèles 3D de moelle osseuse avec une encre à base de soie
L’organisme humain possède une remarquable capacité à réagir aux lésions en produisant des plaquettes qui permettent la coagulation du sang. Ce processus complexe repose sur de grandes cellules appelées mégacaryocytes, présentes dans la moelle osseuse. Certaines pathologies, comme la leucémie, les infections virales et les maladies du sang, peuvent toutefois perturber ce mécanisme et rendre les patients plus vulnérables aux blessures. Les chercheurs du projet SILKink(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par le Conseil européen de l’innovation(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), ont relevé ce défi en développant une imprimante de bio-encre innovante à base de soie. Le système permet d’imprimer en 3D des modèles de moelle osseuse qui peuvent ensuite être colonisés par des cellules vivantes afin d’étudier les maladies osseuses et même de produire des plaquettes ex vivo. Cette avancée pourrait considérablement faire progresser la recherche médicale en Europe et contribuer à la mise au point de médicaments adaptés et au développement de la médecine personnalisée, l’un des objectifs majeurs de la stratégie «L’UE pour la santé» (EU4Health)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «L’objectif du projet était de déterminer si nous pouvions utiliser l’encre de soie pour étudier les médicaments», explique Alessandra Balduini, coordinatrice du projet SILKink, du département de médecine moléculaire de l’ université de Pavie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en Italie.
Des modèles améliorés de moelle osseuse
Alessandra Balduini et son équipe développent des modèles de moelle osseuse depuis plusieurs années, en améliorant leur fonctionnement et en affinant leurs applications cliniques. Toute bio-encre destinée à créer des modèles de moelle osseuse doit offrir une structure suffisamment solide pour permettre la différenciation des mégacaryocytes, ces grandes cellules de la moelle osseuse qui produisent les plaquettes. Les modèles existants donnaient déjà de bons résultats, mais ne présentaient toutefois pas la souplesse nécessaire reproduire fidèlement les propriétés des tissus de la moelle osseuse. Lorsque la structure de la moelle osseuse n’est pas correctement reproduite, les cellules qui y sont introduites peuvent subir un stress et être endommagées. Cela peut modifier leur ADN et fausser l’effet des médicaments testés sur le modèle, rendant plus difficile l’identification des traitements efficaces. Les chercheurs se sont donc tournés vers la soie. Fibre naturelle extraite des cocons de vers à soie domestiques, la soie est à la fois souple et extrêmement résistante, elle constitue également un vecteur performant pour l’administration de médicaments. «Puisque nous reproduisons la moelle osseuse, les cellules se trouvent dans un état proche des conditions physiologiques. Elles subissent donc moins de dommages à l’ADN, moins de stress et moins d’inflammation. Nous pouvons ainsi étudier l’effet d’un médicament dans un système proche des conditions réelles», explique Alessandra Balduini.
Commercialiser les propriétés thérapeutiques de la soie
Autre résultat majeur du projet: la création de la start-up Silk4B(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), chargée de commercialiser les modèles 3D avancés de moelle osseuse développés par l’équipe ainsi que d’autres produits à base de soie. «Nous permettons aux chercheurs d’utiliser pour leurs expériences des modèles de moelle osseuse sur lesquels ils peuvent réellement compter», souligne Alessandra Balduini. La start-up commercialise ses produits auprès de chercheurs, de laboratoires pharmaceutiques et d’universitaires du monde entier.
Poursuivre le développement de la bio-encre à base de soie
Alessandra Balduini et son équipe poursuivent leurs travaux sur l’encre. Ils ont notamment mis au point une version capable de changer de couleur afin de faciliter la détection des modifications du système. Ils travaillent également sur une plateforme de moelle osseuse à base de soie destinée à produire des plaquettes à grande échelle pour les transfusions. Ils étudient actuellement différentes applications de ces modèles, notamment la culture de cellules provenant de patients et l’observation de leur réponse aux médicaments. À terme, les chercheurs espèrent utiliser ce système à base de soie dans des applications cliniques, même si cela ne se fera pas avant plusieurs années.