Des bio-ingénieurs du MIT développent des mini-foies injectables pour soutenir les organes défaillants

Des ingénieurs et des chercheurs médicaux du Massachusetts Institute of Technology ont annoncé le développement réussi d'unités de tissu hépatique micro-échelle injectables, conçues pour assister les patients souffrant d'insuffisance hépatique aiguë ou chronique. Plutôt que d'exiger des patients qu'ils subissent une intervention chirurgicale majeure pour un organe donneur, l'approche expérimentale introduit des cellules hépatiques fonctionnelles directement dans l'abdomen pour soutenir la filtration biologique et les fonctions métaboliques. Selon l'équipe de développement basée à Cambridge, dans le Massachusetts, la technologie repose sur une structure biocompatible avancée faite de sphères d'hydrogel microscopiques. Ces minuscules billes sont conçues pour transporter des hépatocytes primaires — les principales cellules fonctionnelles du foie humain — aux côtés de cellules endothéliales de soutien et de précurseurs de tissu conjonctif. La combinaison crée un microenvironnement stable qui permet aux cellules introduites de survivre, de s'organiser et d'effectuer des tâches biochimiques critiques à l'intérieur du corps du patient. Une fois délivrées par une injection peu invasive, les unités cellulaires encapsulées dans l'hydrogel fusionnent pour former une poche de tissu fonctionnel appelée implant hépatique ectopique. Le système vasculaire environnant s'intègre progressivement au tissu nouvellement placé, fournissant de l'oxygène et des nutriments vitaux tout en permettant aux cellules d'accéder à la circulation sanguine. Dans les essais en laboratoire, le tissu artificiel a accompli avec succès des tâches hépatiques essentielles, y compris la production de protéines sanguines essentielles et l'élimination des composés de déchets métaboliques de la circulation. La demande mondiale de transplantations hépatiques a constamment dépassé la disponibilité d'organes donneurs appropriés pendant des décennies. Rien qu'aux États-Unis, des milliers d'individus restent sur des listes d'attente pour des organes, et beaucoup souffrent de complications mortelles avant qu'une correspondance ne devienne disponible. Les bio-ingénieurs soulignent que, bien que le remplacement complet de l'organe reste la norme pour l'insuffisance au stade terminal, les thérapies de pont qui restaurent temporairement ou partiellement la fonction hépatique pourraient sauver des vies et stabiliser les patients critiques. Les thérapies cellulaires traditionnelles pour l'insuffisance d'organe souffrent souvent d'une mort cellulaire rapide car les cellules injectées manquent de soutien structurel et peinent à établir un approvisionnement sanguin immédiat. En abritant les cellules dans des microstructures d'hydrogel protectrices, l'équipe de recherche du MIT a réussi à protéger les délicats hépatocytes des contraintes mécaniques pendant le processus d'injection. Les matrices d'hydrogel sont également conçues pour se dégrader lentement, permettant à la matrice extracellulaire naturelle du corps de prendre le relais à mesure que de nouveaux microvaisseaux se forment. En plus du soutien structurel, l'équipe a incorporé des facteurs de signalisation biochimique spécialisés dans les microsphères de gel. Ces molécules de signalisation stimulent l'intégration tissulaire locale et réduisent le risque d'une réponse de corps étranger agressive de la part du système immunitaire. Parce que l'implant réside dans un emplacement ectopique, tel que la cavité abdominale, il peut fonctionner en parallèle avec le foie natif sans nécessiter l'ablation chirurgicale du tissu endommagé. Des bio-ingénieurs indépendants et des spécialistes de la transplantation notent que la méthodologie pourrait également offrir une flexibilité significative par rapport aux structures d'organes rigides imprimées en 3D. Les suspensions liquides ou à base de gel peuvent être administrées à l'aide de cathéters cliniques standard ou d'aiguilles hypodermiques, réduisant le traumatisme procédural et raccourcissant les temps de récupération des patients. De plus, la nature modulaire de la thérapie permet aux médecins d'ajuster le dosage des cellules injectées en fonction des besoins cliniques individuels d'un patient. Le projet de recherche représente une convergence de la science des matériaux à matière molle, de la biologie cellulaire et de la médecine régénérative. Avant que les essais cliniques sur des patients humains puissent commencer, les scientifiques doivent compléter des études de sécurité à long terme approfondies et évaluer la durée de survie des greffes tissulaires dans des modèles mammaliens plus grands. Les enquêteurs prévoient également d'examiner si des cellules souches dérivées du patient peuvent remplacer les hépatocytes donneurs, éliminant potentiellement le besoin de médicaments immunosuppresseurs à long terme. Si les futures évaluations réglementaires et essais cliniques réussissent, les cliniciens pensent que cette thérapie cellulaire peu invasive pourrait fournir une bouée de sauvetage importante tant pour les patients souffrant d'insuffisance hépatique aiguë que pour les individus atteints de troubles métaboliques progressifs. L'équipe de développement du MIT se prépare à publier d'autres résultats mécanistiques alors qu'elle fait progresser la formulation du biomatériau vers une production de qualité clinique.