Les modèles tumoraux imprimés en 3D apportent précision et rapidité aux tests de médicaments contre le cancer

L'augmentation du nombre de cas de cancer dans le monde et les retards dans les diagnostics accroissent la demande d'outils de recherche plus précis et plus efficaces. Les échafaudages 3D bio-imprimés faciles à utiliser offrent des modèles qui reproduisent mieux les environnements tumoraux humains, favorisant une découverte plus rapide de médicaments et des traitements plus personnalisés contre le cancer, même si des défis techniques et pratiques subsistent.

Les cas de cancer sont en augmentation dans le monde entier. Depuis 1990, les diagnostics de cancer précoce ont augmenté de plus de 79 % chez les personnes de moins de 50 ans. L'OMS prévoit également une augmentation du nombre de nouveaux diagnostics de cancer, qui passerait de près de 20 millions en 2022 à environ 35 millions par an d'ici 2050. 

À ces tendances à la hausse s'ajoutent les perturbations causées par la pandémie de COVID-19, qui ont entraîné un sérieux retard dans les diagnostics, avec près d'un million de cas non détectés rien qu'en Europe. Ces chiffres soulignent l'importance de développer des outils plus rapides et plus précis pour la recherche et le traitement du cancer.

Dans ce contexte, la bio-impression 3D à base de structures d'échafaudage suscite un intérêt croissant. Contrairement aux cultures cellulaires bidimensionnelles traditionnelles, les structures d'échafaudage bio-imprimées offrent des modèles tumoraux qui reproduisent plus fidèlement le comportement du cancer dans le corps humain.

Cela permet aux chercheurs d'étudier les interactions cellulaires complexes et de tester des thérapies dans des structures qui ressemblent aux tissus réels des patients. Bien que cette technologie soit prometteuse, son adoption a jusqu'à présent été entravée par la complexité des matériaux et des processus impliqués.

Développement de modèles de cancer précis et de traitements personnalisés

Les modèles de cancer en laboratoire sont des outils essentiels pour développer des traitements efficaces contre le cancer. Cependant, les cultures cellulaires traditionnelles en deux dimensions ne reflètent pas pleinement l'environnement complexe qui entoure les tumeurs, de sorte que les traitements testés de cette manière échouent souvent lors des essais cliniques. Les échafaudages bio-imprimés offrent une solution en disposant les cellules en trois dimensions afin de mieux reproduire le comportement et les interactions des tumeurs dans le corps humain. Les échafaudages cellulaires servent de structure, permettant aux tumeurs et aux tissus environnants de se développer sous des formes plus réalistes.

« Les modèles de cancer bio-imprimés commencent par des cellules provenant de patients, ensemencées sur des échafaudages tridimensionnels », explique Vidmantas Šakalys, PDG de Vital3D Technologies. « Contrairement aux cultures 2D, ces modèles permettent d'étudier la communication entre les cellules, la propagation du cancer et la façon dont les tumeurs développent une résistance aux traitements, le tout dans un environnement qui ressemble davantage aux tissus humains et se comporte comme eux. Cela permet aux chercheurs d'identifier les faiblesses de certains types de cancer et d'adapter les stratégies thérapeutiques. »

En utilisant les cellules d'un patient, les scientifiques peuvent construire des modèles tumoraux personnalisés pour les études en laboratoire. Cette approche favorise l'évolution vers des approches plus individuelles dans le traitement du cancer. « Grâce à des modèles spécifiques à chaque patient, il devient possible de tester toute une gamme de thérapies avant de choisir un traitement pour chaque personne », ajoute M. Šakalys. « Le niveau de précision prédictive que nous pouvons atteindre grâce à la bio-impression permet de prendre des décisions cliniques mieux informées et plus efficaces. »

Accélérer la découverte et les tests de médicaments

L'accès pratique et évolutif à des échafaudages bio-imprimés peut également rationaliser les premières étapes de la recherche pharmaceutique. En reflétant l'environnement tumoral réel, ces modèles permettent une évaluation plus fiable des nouvelles thérapies dans les essais précliniques. Cela a des implications significatives tant pour l'efficacité que pour le succès de l'identification de traitements prometteurs contre le cancer.

« Les modèles de cancer bio-imprimés peuvent fournir une plateforme pour tester l'efficacité et la toxicité de nouveaux médicaments dans un environnement plus pertinent sur le plan physiologique que les cultures cellulaires 2D traditionnelles », explique M. Šakalys. « En incorporant des cellules cancéreuses, des cellules stromales et des cellules immunitaires provenant d'un patient spécifique, la bio-impression permet de recréer un microenvironnement tumoral personnalisé. Ces modèles reproduisent non seulement la structure d'une tumeur, mais aussi ses interactions intercellulaires, offrant ainsi une plateforme plus précise pour étudier les réponses au traitement. »

Là où les modèles animaux ou les techniques de culture plus anciennes ont leurs limites, les échafaudages bio-imprimés permettent des tests à haut débit qui peuvent fournir des informations plus précoces et plus prédictives. Le raccourcissement des délais de développement des médicaments, la réduction du risque d'échec à un stade avancé et la mise en place de méthodes d'évaluation plus précises pourraient profiter à l'ensemble du secteur, des scientifiques et des entreprises pharmaceutiques aux patients et aux prestataires de soins de santé.

S'attaquer aux obstacles persistants dans la recherche sur le cancer

Même si les systèmes de structures bio-imprimées s'améliorent, certaines limites techniques et pratiques subsistent. « Une vascularisation fiable, la standardisation des protocoles et l'accès à des cellules viables provenant de patients sont des défis majeurs qui ont jusqu'à présent freiné l'adoption à grande échelle de ces modèles », explique M. Šakalys. « Il est nécessaire de parvenir à un consensus sur le choix des matériaux et les processus de travail en laboratoire afin de garantir une fiabilité et une reproductibilité maximales, car les modèles complexes peuvent produire des résultats variables d'un laboratoire à l'autre. »

Des progrès continus sont toutefois attendus, en particulier dans les domaines du développement d'encre biologique, de la production de structures de haute résolution et de l'intégration avec l'IA et les systèmes microfluidiques. Rendre les solutions basées sur des structures plus simples et plus reproductibles apportera des avantages immédiats à la recherche sur le cancer, en permettant un partage plus large des résultats précliniques et en garantissant que les nouvelles connaissances et les nouveaux traitements parviennent à ceux qui en ont le plus besoin.https://vital3d.eu/