Contrôler des cellules avec un faisceau laser
Lorsque des tissus biologiques sont créés en laboratoire, rien ne doit être laissé au hasard
À l'Université technique de Vienne, une méthode a été mise au point pour guider les cellules individuelles au bon endroit avec la précision d'un laser.
Des motifs en forme d'étoile sont créés (à gauche), dans lesquels les cellules peuvent se développer (à droite).
Technische Universität Wien
C'est l'un des plus gros problèmes de la production de tissus artificiels : Comment diriger les cellules individuelles au bon endroit, par exemple lorsqu'un vaisseau sanguin doit être créé à un endroit très précis ? Cette prouesse vient d'être réalisée à la TU Wien (Vienne) : L'hydrogel qui entoure les cellules est enrichi de molécules très spéciales qui peuvent ensuite être activées par un rayon laser. L'hydrogel devient alors plus mou et plus perméable à ces endroits précis, de sorte qu'il est possible de déterminer exactement où les cellules doivent se déplacer.
Cette nouvelle technique est particulièrement intéressante pour la recherche pharmaceutique sans expérimentation animale : grâce à cette méthode laser, il est possible de produire de manière reproductible des systèmes tissulaires spéciaux, qui peuvent ensuite être examinés dans des conditions précisément contrôlées sur une puce, par exemple pour tester de nouveaux médicaments.
Comme un ours en gélatine dans l'eau
"Lorsque l'on fabrique des constructions tissulaires en laboratoire, on commence souvent par des cellules vivantes incorporées dans un hydrogel", explique le professeur Aleksandr Ovsianikov, chef du groupe de recherche sur l'impression 3D et la biofabrication à la TU Wien. L'hydrogel est un matériau biocompatible, dont les propriétés sont très proches de celles des tissus biologiques. "Il est comparable à un ours en gélatine imbibé d'eau", explique M. Ovsianikov. Les cellules peuvent migrer à travers l'hydrogel et former un tissu. Toutefois, il serait souhaitable de pouvoir contrôler ce processus et de faire en sorte que les cellules adhèrent à un modèle prédéterminé.
Dans le groupe de recherche sur l'impression 3D et la biofabrication, des molécules très spéciales ont été ajoutées à l'hydrogel. Normalement, elles ne modifient pas le comportement de l'hydrogel, mais lorsqu'elles sont activées par un laser à un endroit précis, l'hydrogel devient plus souple et plus perméable à cet endroit précis. "La molécule se couple au réseau de l'hydrogel, à ce moment-là le réseau devient plus hydrophile. Cela change les propriétés physiques, et de cette façon, il est possible de créer un motif 3D à travers lequel les cellules peuvent passer plus facilement qu'ailleurs", explique Simon Sayer (TU Wien).
Ainsi, le faisceau laser a été utilisé pour prédéterminer certains chemins dans l'hydrogel - et les cellules ont effectivement migré exactement le long de ces chemins. De cette manière, il a été possible de produire des structures cellulaires en forme d'étoile ou de treillis.
L'homme sur une puce
Pour l'instant, ces recherches ne sont pas nécessairement axées sur la création d'organes artificiels, mais sur une technologie souvent appelée "organe sur puce" ou "humain sur puce" : Des parties de tissus sont créées, qui interagissent ensuite entre elles. Elles sont placées sur une puce de quelques centimètres et peuvent être alimentées en nutriments très spécifiques ou en composés pharmaceutiques de manière très précise. De cette manière, on peut recueillir des informations importantes sur l'effet des médicaments sans avoir à recourir à l'expérimentation animale. En outre, on peut travailler avec des cellules humaines, ce qui rend les résultats beaucoup plus significatifs.
"Mais cela ne fonctionne que si nous pouvons contrôler précisément les propriétés de ces tissus", explique Tommaso Zandrini (TU Wien). "Tout d'abord, ces expériences doivent être reproductibles, il faut donc plusieurs échantillons de tissus ayant exactement la même microstructure, et ensuite, il faut également pouvoir connecter précisément les différents échantillons - par exemple, si vous étudiez l'interaction entre un petit morceau de tissu musculaire cardiaque et un petit morceau de tissu hépatique." Pour comprendre l'interaction avec précision, les structures telles que les vaisseaux sanguins doivent se trouver exactement au bon endroit. C'est désormais possible grâce à cette nouvelle méthode laser. La complexité des échantillons de tissus personnalisés peut donc être considérablement accrue.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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