La société de biotechnologie United Therapeutics a présenté ce qu’elle prétend être « l’objet imprimé en 3D le plus complexe au monde » en partenariat avec le fabricant d’imprimantes 3D 3D Systems lors de la récente conférence LIFE ITSELF à San Diego.

Les partenaires ont produit un échafaudage pulmonaire humain imprimé en 3D capable de démontrer l’échange de gaz dans des modèles animaux, et prévoient maintenant de cellulariser l’échafaudage avec les propres cellules souches d’un patient pour créer des poumons humains tolérables et transplantables.

« La semaine dernière, c’était excitant de montrer au public notre échafaudage pulmonaire humain imprimé en 3D, mais nous sommes ravis de partager que nos échafaudages pulmonaires imprimés en 3D démontrent maintenant l’échange de gaz dans des modèles animaux », a déclaré le Dr Martine Rothblatt, United Therapeutics’ Président et PDG. «Nous imprimons régulièrement des échafaudages pulmonaires aussi précisément que de conduire à travers les États-Unis et sans s’écarter d’un parcours de plus de la largeur d’un cheveu humain.

« Grâce au travail acharné et continu de scientifiques et d’ingénieurs dévoués de United Therapeutics et de 3D Systems, nous espérons que ces poumons personnalisés et fabriqués seront autorisés pour des essais sur l’homme d’ici moins de cinq ans. »

Modèle de système vasculaire humain créé à l’aide du processus Print to Perfusion de 3D Systems. Image via United Therapeutics.

Échafaudages pulmonaires d’impression 3D

3D Systems et United Therapeutics travaillent ensemble depuis plusieurs années sur le développement de leur procédé Print to Perfusion, qui est conçu pour permettre l’impression 3D d’échafaudages haute résolution pouvant être perfusés avec des cellules vivantes pour créer des tissus.

Ensemble, les sociétés ont réalisé plusieurs avancées notables dans la modélisation, la fabrication et la formulation de matériaux pulmonaires imprimés en 3D, combinant le matériel, les logiciels et les matériaux de fabrication additive de 3D Systems et l’expertise de United Therapeutic en médecine régénérative. Le processus Print to Perfusion permet l’impression de grands échafaudages d’hydrogel vascularisés et très détaillés avec le potentiel d’ouvrir une gamme de nouvelles applications tissulaires.

Après avoir constaté des « progrès considérables » avec la plate-forme l’année dernière, 3D Systems a annoncé son intention d’intensifier ses activités de médecine régénérative avec de nouveaux investissements, le développement et la commercialisation de ses offres pour le secteur.

Depuis lors, la société a acquis le développeur de bio-imprimantes 3D Allevi pour développer sa capacité à créer des structures cellulaires in vivo, et a acheté le développeur de technologie de bio-impression 3D Volumetric Biotechnologies pour 400 millions de dollars afin d’élargir les applications de sa technologie Print to Perfusion.

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Un sac aérien imitant les poumons qui a été imprimé en 3D dans un gel à base d'eau.  Image via les systèmes 3D.
Un sac aérien imitant les poumons qui a été imprimé en 3D dans un gel à base d’eau. Image via les systèmes 3D.

Essais cliniques humains d’ici cinq ans

United Therapeutics et 3D Systems ont maintenant révélé le dernier développement concernant leur plate-forme de bio-impression, après avoir imprimé en 3D avec succès un échafaudage pulmonaire humain capable de démontrer l’échange de gaz dans des modèles animaux.

La conception de l’échafaudage pulmonaire imprimable en 3D consiste en ce que la société prétend être un record de 44 billions de voxels qui étalent 4 000 km de capillaires pulmonaires et 200 millions d’alvéoles. Les entreprises ont présenté les capacités de leur échafaudage pulmonaire imprimé en 3D lors de la conférence LIFE ITSELF de la semaine dernière à San Diego, où Rothblatt et le vice-président exécutif et directeur technique de 3D Systems, Chuck Hull, ont fait une présentation aux participants intitulée « Quel est l’avenir de la transplantation d’organes ?

« La révélation à LIFE ITSELF représente l’aboutissement de nos efforts avec United Therapeutics qui comprend non seulement des poumons imprimés en 3D, mais deux organes supplémentaires en cours de développement, les reins et le foie », a déclaré Hull.

« Ces conceptions pulmonaires peuvent être imprimées en aussi peu que trois semaines à l’aide de notre dernière technologie avancée de bio-impression à base de photopolymères que nous appelons Print to Perfusion. »

À l’avenir, United Therapeutics et 3D Systems prévoient de cellulariser leurs échafaudages imprimés en 3D avec les propres cellules souches d’un patient pour fabriquer des poumons humains complets transplantables qui ne nécessiteront pas d’immunosuppression pour empêcher le rejet. Avec plus de 2 500 patients recevant une greffe de poumon aux États-Unis en 2021, et 1 075 autres actuellement sur la liste des greffes de poumon, les entreprises espèrent éventuellement fournir une option de greffe alternative pour aider à réduire le nombre d’Américains mourant d’une maladie pulmonaire chaque année. .

« Notre objectif est de créer un approvisionnement illimité de poumons transplantables à l’avenir », a déclaré Rothblatt. « Même aujourd’hui, nous utilisons un processus appelé perfusion pulmonaire ex vivo pour ajouter l’approvisionnement en poumons transplantables en prolongeant de plusieurs heures la période d’évaluation et de viabilité des poumons de donneurs humains, ce qui a entraîné plus de 230 vies prolongées à ce jour. »

À cette fin, la société espère entrer dans des essais cliniques humains pour ses échafaudages pulmonaires imprimés en 3D personnalisés d’ici moins de cinq ans, rapprochant potentiellement l’objectif d’organes imprimés en 3D entièrement transplantables.

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L’image en vedette montre modèle de système vasculaire humain créé à l’aide du processus Print to Perfusion de 3D Systems. Image via United Therapeutics.