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Un nouveau système miniaturisé de micromatrices pour un criblage personnalisé des médicaments

Malgré les progrès de la technologie, les approches rapides et bon marché pour le criblage des médicaments restent limitées. Une méthode à haut débit change la donne en matière de criblage des médicaments et franchit une nouvelle étape vers une véritable médecine personnalisée.

Recherche fondamentale

Les méthodologies existantes en matière de criblage des médicaments s’avèrent fastidieuses et requièrent un grand nombre de cellules ainsi qu’un équipement automatisé onéreux. En outre, les biopsies produisent souvent un nombre insuffisant de cellules pour les approches traditionnelles, ce qui appelle à une miniaturisation plus poussée des tests de criblage des médicaments.

Une micromatrice à haut débit pour le criblage des médicaments

Le projet DROPCELLARRAY, financé par l’UE, a exploité les propriétés uniques des micromatrices («microarrays», en anglais) superhydrophobes / hydrophiles pour créer une nouvelle plateforme de criblage des médicaments. «Notre objectif consistait à développer un système miniaturisé à haut débit pour faire du criblage de médicaments sur des cellules vivantes», explique le Dr Pavel Levkin, coordinateur du projet. La technologie DROPCELLARRAY permet d’effectuer en parallèle jusqu’à 300 000 expériences cellulaires sur de minuscules micro-gouttelettes déposées sur une puce unique. Chaque gouttelette est isolée à un endroit défini sur la puce, ce qui permet une indexation spatiale, des mesures à intervalles de temps réguliers («time-lapse») ainsi que le criblage des cellules adhérentes ou non adhérentes. Les barrières superhydrophobes permettent une isolation complète des micro-réservoirs, empêchant ainsi toute contamination croisée ou migration cellulaire. Il est important de noter que le volume infime de matière contenu dans les gouttelettes, par rapport aux microplaques classiques, permet d’effectuer les analyses sur un très petit nombre de cellules, ce qui s’avère particulièrement intéressant dans le cas des cellules souches et primaires, qui sont rares. Cela conduit a fortiori à une réduction des coûts et des réactifs nécessaires. Les chercheurs du projet ont réalisé de grands progrès en matière de techniques de chimie, de photochimie et de structuration de surface afin de créer des motifs transparents et biocompatibles sur les micromatrices, ce qui était crucial pour produire des barrières superhydrophobes et compartimenter les milliers de réactions de criblage sur la matrice. «Avoir développé une technologie entièrement nouvelle de micromatrices superhydrophobes et hydrophiles, depuis la phase de recherche fondamentale jusqu'à de véritables applications cellulaires, constitue sans aucun doute la plus grande réussite du projet», souligne le Dr Levkin. Rétrospectivement, il avoue que «cela n’aurait jamais été possible sans le travail ardu et la motivation de l’équipe DROPCELLARRAY, qui a mis au point un produit performant, désormais utilisé par de nombreux laboratoires, dont plusieurs sociétés pharmaceutiques».

Une plateforme de micromatrices qui supporte les cultures cellulaires en 3D

La plateforme DROPCELLARRAY permet de faire des cultures cellulaires dans des systèmes 3D tels que les hydrogels, les sphéroïdes de cellules ou les corps embryoïdes. Les systèmes de culture en 3D sont plus intéressants sur le plan physiologique, car ils imitent le micro-environnement in vivo des cellules, ce qui favorise une croissance plus naturelle de ces dernières. Les hydrogels sont des polymères réticulés hydrophiles mous et les scientifiques les ont utilisés pour générer un micro-environnement de culture compatible avec l’analyse et l’expansion des populations de cellules souches. Ces cellules s’avèrent difficiles à cultiver car elles perdent rapidement leurs qualités de cellules souches et se différencient. On s’attend donc à ce que DROPCELLARRAY trouve des applications dans la recherche sur les cellules souches, la médecine régénérative et plus généralement en biologie cellulaire.

Quelles perspectives d’avenir pour la technologie DROPCELLARRAY?

La plateforme de micromatrices à gouttelettes a été évaluée avec succès par des collaborateurs universitaires ainsi que par plusieurs sociétés pharmaceutiques. Les micromatrices peuvent être obtenues auprès de la société dérivée Aquarray GmbH, qui développe des produits pour la médecine personnalisée, le criblage cellulaire et les expériences cellulaires miniaturisées. La société recrute activement du personnel scientifique et espère attirer des investisseurs pour perfectionner cette technologie et étendre ses applications. À l’avenir, elle a notamment pour ambition de faire en sorte que la technologie DROPCELLARRAY soit utilisée dans l’ensemble des laboratoires et des sociétés des secteurs pharmaceutique et biotechnologique, au niveau mondial. Le Dr Levkin affirme que cette technologie finira par «être adoptée par les hôpitaux dans le cadre d’applications en médecine personnalisée, pour accélérer les découvertes en biologie et pour la synthèse de matériaux».

Mots‑clés

DROPCELLARRAY, criblage des médicaments, gouttelettes, micromatrices superhydrophobes / hydrophiles, Aquarray

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