Peu d'inventions sont aussi coûteuses à créer et aussi susceptibles d'échouer que de nouveaux médicaments.
On estime qu'en moyenne, le développement et les tests d'un nouveau médicament pharmaceutique prennent maintenant 10 ans et coûtent près de 1, 4 milliard de dollars. Environ 85% d'entre eux ne passent jamais les premiers essais cliniques et parmi ceux-ci, seulement la moitié sont approuvés par la FDA pour être commercialisés. C'est l'une des raisons pour lesquelles les médicaments coûtent si cher.
Maintenant, les bonnes nouvelles. Les scientifiques se sont concentrés sur la manière d'améliorer les chances de succès et d'accélérer le processus tout en préservant la sécurité des médicaments ont développé une innovation prometteuse: «les organes sur une puce». Ils ressemblent beaucoup à ce qu'ils ressemblent: de minuscules versions fonctionnelles d'organes humains cultivés sur un appareil à peu près de la taille d’une clé USB.
Le dernier bond en avant vient d'une équipe d'ingénieurs biomédicaux de l'Université de Toronto. Plus tôt cette semaine, dans un article paru dans la revue Nature Materials, ces scientifiques ont expliqué comment ils ont réussi à faire croître les tissus cardiaques et hépatiques sur un petit échafaudage tridimensionnel, alvéolé avec des vaisseaux sanguins artificiels très fins, puis regarder les organes fonctionnent comme ils le feraient à l'intérieur du corps humain.
Ils appellent leur appareil AngioChip et, selon la responsable de l'équipe, Milica Radisic, son potentiel dépasse le cadre de la révolution du processus de dépistage. Elle envisage un jour où il pourrait être implanté dans un corps humain pour réparer des organes malades ou endommagés.
"Il est vraiment multifonctionnel et résout de nombreux problèmes dans le domaine de l'ingénierie tissulaire", a déclaré Radisic, professeur à l'Institut des biomatériaux et du génie biomédical de l'université, dans un communiqué de presse. "C'est vraiment la prochaine génération."
Construire des mini-orgues
Les chercheurs sont déjà en mesure de développer des tissus d'organes dans des laboratoires, mais ils reposent généralement sur une plaque plate et donnent un modèle bidimensionnel différent de ce qui se passe réellement à l'intérieur de nous. Cela limite la quantité de connaissances que les chercheurs peuvent obtenir sur l'efficacité et les risques liés à l'utilisation d'un nouveau médicament pour traiter un organe particulier.
Mais une technologie comme AngioChip fournit une version plus réaliste, bien que minuscule, des organes humains et qui, selon Radisic, permettra aux chercheurs d'identifier rapidement les médicaments qui méritent d'être passés aux essais cliniques. Cela pourrait également réduire considérablement le besoin de les tester sur des animaux.
Construire l'appareil n'était pas un petit défi. L'étudiant diplômé Boyang Zhang a d'abord dû utiliser une technique appelée estampage 3D pour créer des couches extrêmement minces d'un polymère transparent et flexible. Chaque couche contenait un motif de canaux pas plus large qu'un cheveu humain. Ceux-ci serviraient de vaisseaux sanguins de l'organe.
Il a ensuite empilé manuellement les couches et utilisé les rayons ultraviolets pour provoquer une réaction chimique qui les a fusionnées. Cela a créé l'échafaudage autour duquel l'organe se développerait. Pour voir si leur invention fonctionnerait réellement, les chercheurs l'ont implantée chez un rat. Ils étaient ravis de voir le sang passer à travers les canaux étroits de l'appareil sans se coaguler.
Ils ont ensuite lavé une AngioChip dans un liquide rempli de cellules cardiaques humaines vivantes. Bientôt, ces cellules ont commencé à se développer à l'intérieur et à l'extérieur des vaisseaux sanguins artificiels, exactement comme elles le feraient dans un corps humain. Alors que les cellules continuaient à se développer au cours du mois suivant, le dispositif flexible a commencé à agir comme un véritable organe, se contractant et se développant à un rythme soutenu, tout comme un battement de coeur.
"Ce qui rend AngioChip unique, c'est que nous avons construit un système vasculaire dans les tissus", explique Zhang. "Ce réseau de vaisseaux nous aidera à l'avenir à connecter plusieurs organes, tout comme nos organes sont liés dans notre système sanguin."
Remplacement des greffes?Les ingénieurs ont créé un foie sur une puce de la même manière. Avec le temps, il a également commencé à se comporter comme son homologue humain, produisant de l'urée, le principal composé dans l'urine, et métabolisant également des médicaments. À terme, les scientifiques seront en mesure de connecter des puces de différents organes pour voir non seulement comment un médicament affecterait chaque organe, mais également son impact sur les deux en même temps.
Ou, comme le suggère Radisic, une tumeur et des cellules cardiaques pourraient être reliées pour déterminer quels médicaments pourraient détruire la tumeur sans nuire au cœur.
"Les plus petits vaisseaux de ce tissu étaient aussi larges qu'un cheveu humain, mais le sang était toujours capable de les traverser facilement", a déclaré Radisic. "Cela signifie que nous pourrons construire des tumeurs humaines chez les animaux en utilisant cette plate-forme découvrir de nouveaux médicaments anticancéreux plus efficaces. "
Il est clair que les organes développés en laboratoire peuvent apporter beaucoup plus de précision et de rapidité au processus de test de dépistage. Mais une fois que l’AngioChip peut être implanté chez l’homme, note Radisic, il pourrait remplacer le besoin de greffer des organes d’une autre personne. Au lieu de cela, les organes pourraient être cultivés avec des cellules prélevées sur l'hôte, ce qui pourrait réduire considérablement le risque de rejet.
En moyenne, 21 personnes meurent chaque jour parce que les organes appropriés ne sont pas disponibles pour les greffes.
La prochaine étape pour l’équipe de l’Université de Toronto consiste à travailler avec un fabricant pour mettre au point un processus permettant de créer plusieurs AngioChips simultanément. En ce moment, ils sont construits à la main, un à la fois.
