Des greffes d'organes artificielles ont été retenues par la difficulté de faire des réseaux de vaisseaux sanguins – un problème que les scientifiques prennent maintenant des mesures pour surmonter
Un réseau de vaisseaux sanguins conçu par un modèle de calcul
Un modèle de calcul qui pourrait rapidement concevoir un réseau de vaisseaux sanguins pour tout organe imprimé 3D peut nous rapprocher de la transplantation de foies artificiels, de reins ou de cœurs sans avoir besoin d'un donneur.
Les personnes atteintes d'insuffisance d'organe nécessitent souvent des transplantations d'organes, mais seulement 10% de la demande mondiale de greffe est satisfaite. Pour répondre à ce besoin, les scientifiques développent des moyens aux organes 3D imprimées en laboratoire. Mais ceux-ci nécessitent des réseaux de vaisseaux sanguins pour rester en vie et des méthodes expérimentales existantes pour concevoir ces jours de prise voire des semaines.
Pour y remédier, Alison Marsden à l'Université de Stanford en Californie et ses collègues ont construit un modèle de calcul qui peut concevoir ces réseaux pour tout organe basé sur une loi mathématique qui décrit comment les vaisseaux sanguins se ramifient en plus petits dans le corps.
Ils ont testé leur approche en faisant en sorte que le modèle conçoit un réseau de 25 navires pour une structure en forme d'anneau de 1 centimètre qui avait été imprimée en 3D à partir des cellules rénales, ce qu'elle a fait en quelques minutes.
L'équipe a ensuite imprimé le réseau de navires dans l'anneau à l'aide de particules de gélatine froide, avant de la chauffer à 37 ° C (98,6 ° F), ce qui a fait fondre la gélatine et a laissé un réseau de canaux creux de 1 million de 1 million qui imitaient les vaisseaux sanguins. Les chercheurs ont ensuite pompé en continu un liquide contenant de l'oxygène et des nutriments à travers les canaux pour simuler le flux sanguin normal.
Une semaine plus tard, il y avait environ 400 fois plus de cellules vivantes dans le ring par rapport à un anneau identique de cellules rénales sans les vaisseaux, que l'équipe avait également baigné dans le liquide sanguin.
«Nous pouvions garder les cellules en vie qui étaient à proximité des vaisseaux», explique Marsden. Ceux qui étaient plus éloignés sont morts car il n'est pas encore possible d'imprimer les navires plus petits et plus ramifiés qui sont nécessaires pour fournir des nutriments à ces régions, dit-elle. L'équipe explore les moyens de résoudre ce problème.
«Ils repoussent définitivement la frontière de ce qui est possible», explique Hugues Talbot à l'Université de Paris-Saclay en France. L'approche pourrait un jour permettre aux scientifiques de concevoir le réseau de navires pour un organe de taille normale en heures, plutôt que des jours ou des semaines, dit-il. «Les navires (réseaux) conçus de cette manière pourraient être utilisés à l'avenir pour remplacer, ou du moins complément, des organes qui pourraient être cultivés en laboratoire.»
Premièrement, les chercheurs doivent développer des moyens d'imprimer ces réseaux de vaisseaux sanguins en grands organes. Si tout se passe bien, Marsden dit qu'ils espèrent tester les organes imprimés en 3D chez les porcs dans environ cinq ans.
