Des scientifiques de l’Université de Montréal ont publié une étude détaillant la capacité de bioimprimer des cellules cérébrales adultes. La clé de la recherche était une nouvelle technologie assistée par laser qui a permis d’assurer des niveaux élevés de viabilité et de fonctionnalité des cellules.
L’équipe appelle ce procédé “Transfert latéral induit par laser (LIST)”, déjà couvert par 3DPrint.com ici, et il présente des avantages par rapport à d’autres techniques de bio-impression grâce à sa capacité à imprimer avec des matériaux de différentes viscosités. Pour démontrer le potentiel de la technique en neurologie, les chercheurs ont imprimé en 3D des neurones sensoriels, essentiels au système nerveux périphérique et à la capacité de traiter les stimuli sensoriels.
“Transfert latéral induit par laser (LIST) de neurones. Représentation schématique du système d’impression (A gauche) et imagerie indicative à haute vitesse de l’éjection de la bioink (A droite). Gouttelettes imprimées avec des neurones DRG 1 h après l’impression. (B,C). Barre d’échelle = 50 µM (B,C).” Image reproduite avec l’aimable autorisation de micromachines.
Les chercheurs ont suspendu des neurones de ganglions de la racine dorsale (DRG), extraits du système nerveux périphérique de souris, dans une solution de bio-encre. Cette solution a été chargée dans un capillaire carré placé sur un substrat biocompatible avant que des lasers nanosecondes à faible énergie ne soient pulsés au milieu du capillaire. Cela a entraîné la formation de microbulles qui, en se dilatant, ont éjecté les cellules sur le substrat situé en dessous. Ensuite, les échantillons ont été incubés, lavés, puis incubés une nouvelle fois pendant 48 heures.
En effectuant un test de viabilité, l’équipe a déterminé que 86 % des cellules étaient encore viables deux jours après l’impression. Ces résultats se sont encore améliorés lorsque les lasers ont utilisé des quantités d’énergie plus faibles, car les niveaux de puissance plus élevés ont endommagé les cellules. D’autres tests étaient également encourageants. Il s’agit de l’imagerie calcique, du séquençage de l’ARN, de la libération de neuropeptides et de la mesure de la capacité à former de nouvelles projections en réponse à des signaux environnementaux (croissance des neurites).
“La bio-impression n’a pas d’impact sur la survie des neurones DRG, mais réduit la croissance des neurites. Images de fluorescence représentatives de souris adultes VGlut2cre::td-tomatofl/wt dotées de neurones DRG imprimés avec une énergie faible (100 µJ, E-H) ou élevée (120 µJ, I-L) ou mises en culture cellulaire (contrôle, A-D). Pourcentage de cellules viables 2 jours après l’impression (M ; déterminé comme le colorant de viabilité fixable eFluor
780-) et la longueur moyenne des neurites (N, en µm). Les résultats consistent en des moyennes ± S.E.M. ANOVA à sens unique avec test de comparaisons multiples de Tukey. Les différences significatives entre M et N sont indiquées par des astérisques (p < ; 0,05 = * ; p < ; 0,01 = ** ; p < ; 0,0001 = ****). Nucléus (bleu ; A,E,I), neurones VGlut2cre::td-tomatofl/wt (rouge ; B,F,J), cellules mortes (violet ; C,G,K). Barre d’échelle = 50 µM (A-L).” Image reproduite avec l’aimable autorisation de micromachines.
Il convient de noter qu’il ne s’agit pas de la première méthode de bio-impression impliquant l’utilisation de lasers, ni des premières cellules cérébrales adultes imprimées en 3D. Poietis, par exemple, est connue pour sa technique de bio-impression assistée par laser, qui repose sur des impulsions laser pour déposer des bioinks chargés de cellules sur un film d’encre étalé sur une plaque de verre. Des chercheurs chinois ont réussi à maintenir la viabilité des neurones bioprinés pendant une durée impressionnante de quatre semaines. Fluicell a déjà procédé à la bioprinting de cellules neuronales dans le passé. Une équipe de l’Université du Minnesota a pu imprimer en 3D des neurones pour créer une moelle épinière bioficielle.
L’étude suggère un certain nombre d’applications possibles, telles que le test de médicaments, la modélisation de maladies et l’impression 3D d’implants. Plus immédiatement, l’équipe envisage d’utiliser cette technologie pour développer de nouveaux médicaments.
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