Des chercheurs de l’Université de Galway ont réalisé une avancée significative dans le domaine de l’impression bioprinting 3D en fabriquant avec succès des tissus cardiaques humains fonctionnels. Leur recherche, publiée dans ‘Advanced Functional Materials’, met en avant le développement d’hydrogels bioprintés qui imitent l’environnement mécanique, électrique et biochimique du cœur. Cette avancée est cruciale pour créer des tissus viables à des fins régénératives et pour le développement de médicaments, et elle ouvre la voie à des thérapies cardiaques spécifiques à chaque patient. La maladie cardiaque étant l’une des principales causes de mortalité au niveau mondial, le besoin de solutions alternatives est pressant étant donné la pénurie de cœurs donneurs. La création de tissus cardiaques fonctionnels pourrait répondre à ce besoin non satisfait, offrant à la fois un moyen d’avancer dans la recherche sur les affections cardiaques et une future source d’options thérapeutiques. L’équipe a utilisé des techniques d’impression bioprinting basées sur l’extrusion pour créer des hydrogels structurés qui soutiennent la croissance des cellules cardiaques. Les bioinks utilisés imitent de près les propriétés de la matrice extracellulaire, permettant la création de constructions tissulaires présentant à la fois intégrité mécanique et fonction biologique. Les tissus bioprintés ont montré des contractions synchronisées ainsi qu’une compatibilité avec la survie cellulaire à long terme, ce qui suggère que l’impression bioprinting pourrait éventuellement mener à des thérapies spécifiques aux patients pour les maladies cardiovasculaires. L’innovation majeure réside non seulement dans la capacité à reproduire les structures tissulaires cardiaques, mais aussi à garantir leur fonctionnalité. Les approches conventionnelles d’impression bioprinting se concentrent souvent sur la reproduction de la forme finale des organes, comme le cœur, sans tenir compte des transformations dynamiques qui se produisent durant le développement embryonnaire. Par exemple, le cœur commence comme un simple tube, puis se plie et se tord pour devenir une structure complexe à quatre chambres. Ces changements morphologiques dynamiques jouent un rôle essentiel dans la croissance et la spécialisation des cellules cardiaques. Pour améliorer les méthodes conventionnelles, les chercheurs de Galway ont introduit une nouvelle méthode d’impression bioprinting qui intègre ces comportements de changement de forme essentiels. Ankita Pramanick, auteur principal de l’étude et candidate au doctorat à CÚRAM à l’Université de Galway, a déclaré que leur travail introduit une plateforme novatrice, utilisant l’impression bioprinting intégrée pour créer des tissus soumis à des changements de forme programmables et prévisibles en raison des forces générées par les cellules. Grâce à ce nouveau procédé, ils ont constaté que les changements de forme amélioraient la maturité structurelle et fonctionnelle des tissus cardiaques bioprintés. Les constructions bioprintées ont été évaluées pour leur comportement contractile, leur viabilité cellulaire et leur expression moléculaire ; les résultats ont montré que les constructions tissulaires pouvaient se contracter de manière synchrone, un signe distinctif du tissu cardiaque fonctionnel, et cette capacité est cruciale pour les applications en médecine régénérative et pour créer des modèles précis pour étudier des maladies telles que les cardiomyopathies. De plus, les chercheurs ont créé un modèle computationnel capable de prédire le comportement de morphing des tissus. Le professeur Andrew Daly, professeur associé en génie biomédical et chercheur principal financé par CÚRAM, a déclaré que leur recherche montre qu’en permettant aux tissus cardiaques bioprintés de subir des changements de forme, ils commencent à battre plus fort et plus vite. La maturité limitée des tissus bioprintés a été un défi majeur dans le domaine, donc ce résultat a été excitant pour eux. Cela permet de créer des tissus cardiaques bioprintés plus avancés, capables de mûrir dans un environnement de laboratoire, répliquant mieux la structure du cœur humain adulte. Ils sont impatients de continuer à développer cette approche de morphing de forme dans leur projet de recherche financé par le Conseil européen de la recherche, axé sur l’impression bioprinting inspirée du développement. L’un des usages immédiats des tissus cardiaques bioprintés est leur potentiel pour le dépistage de médicaments. Les modèles actuels pour tester les médicaments cardiaques reposent souvent sur des tissus animaux, qui ne répliquent pas entièrement la biologie cardiaque humaine. La capacité de produire des constructions tissulaires humaines offre une alternative plus précise et éthique, permettant aux entreprises pharmaceutiques de tester la sécurité et l’efficacité des traitements avec plus de précision. À long terme, cette technologie pourrait contribuer à résoudre la crise de pénurie d’organes. Bien que l’impression bioprinting d’organes complets reste un objectif lointain, les progrès dans la fabrication de tissus fonctionnels comme ceux-ci sont un précurseur essentiel. Les chercheurs soulignent que la scalabilité et la reproductibilité seront des défis clés à relever alors qu’ils avancent, notamment pour adapter la technologie aux applications cliniques. Malgré ces résultats prometteurs, il reste des obstacles significatifs à surmonter avant que les tissus cardiaques bioprintés ne puissent être utilisés dans un cadre thérapeutique. Assurer l’intégration des constructions bioprintées avec les tissus natifs, augmenter la production pour répondre aux demandes cliniques et faire face aux obstacles réglementaires nécessiteront toutes des recherches et développements supplémentaires. Le professeur Daly a noté qu’il reste encore un long chemin à parcourir avant que des tissus fonctionnels bioprintés puissent être implantés chez les humains. Il faudra intégrer des vaisseaux sanguins pour maintenir de grands constructs en vie dans le laboratoire, mais en fin de compte, cette avancée nous rapproche de la génération d’organes bioprintés fonctionnels, qui auraient des applications larges en médecine cardiovasculaire. En plus de développer une plateforme d’impression bioprinting novatrice, l’équipe a pu simuler des comportements de changement de forme à la fois au niveau cellulaire et tissulaire en utilisant des modèles qui imitent la façon dont les fibres au sein du tissu se réorganisent. Cette capacité à concevoir, prédire et programmer des changements de forme en 4D dans les tissus bioprintés pourrait transformer l’ingénierie des organes. Plutôt que de se concentrer uniquement sur la recréation de la forme finale d’un organe, cette approche met l’accent sur l’imitation des processus de développement naturel qui guident sa forme, sa structure et sa fonction. Ce changement ouvre des possibilités passionnantes dans le domaine de l’impression bioprinting d’organes. Bien que cette étude se concentre sur le tissu cardiaque, les techniques développées ont des implications plus larges pour le domaine de la médecine régénérative. Des approches similaires pourraient être appliquées pour créer des tissus fonctionnels pour d’autres organes, ouvrant la voie à des avancées dans le traitement de maladies allant de l’insuffisance hépatique au diabète. La nature interdisciplinaire de ce travail, combinant des matériaux de pointe et des sciences biologiques, souligne le potentiel de l’impression bioprinting 3D comme technologie transformative en médecine. Source : https://longevity.technology/news/researchers-achieve-bioprinting-milestone-with-functional-human-heart-tissue/?utm_source=rss&utm_medium=rss&utm_campaign=researchers-achieve-bioprinting-milestone-with-functional-human-heart-tissue
