La NASA se rapproche de l'impression d'organes artificiels dans l'espace

L'astronaute de la NASA Jessica Meir utilise l'installation de biofabrication à bord de la Station spatiale internationale. Techshot

En Amérique, au moins 17 personnes par jour mourir en attendant une greffe d'organe. Mais au lieu d'attendre qu'un donneur meure, et si nous pouvions un jour cultiver nos propres organes ?

La semaine dernière, six ans après La NASA a annoncé son Vascular Tissue Challenge, un concours destiné à accélérer la recherche qui pourrait un jour déboucher sur des organes artificiels, l'agence a désigné deux équipes gagnantes. Le défi a obligé les équipes à créer des tissus d'organes humains épais et vascularisés qui pourraient survivre pendant 30 jours.

Les deux équipes, nommées Winston et WFIRM, toutes deux du Institut Wake Forest pour la médecine régénérative , ont utilisé différentes techniques d'impression 3D pour créer des tissus hépatiques cultivés en laboratoire qui satisferaient à toutes les exigences de la NASA et conserveraient leur fonction.

Nous avons adopté deux approches différentes parce que lorsque vous regardez les tissus et la vascularisation, vous regardez le corps faire deux choses principales, dit Antoine Atala , chef d'équipe pour WFIRM et directeur de l'institut.

Les deux approches diffèrent dans la façon dont la vascularisation - la façon dont les vaisseaux sanguins se forment à l'intérieur du corps - est réalisée. L'une utilisait des structures tubulaires et l'autre des structures de tissus spongieux pour aider à fournir des nutriments cellulaires et à éliminer les déchets. Selon Atala, le défi représentait une marque de fabrique pour la bio-ingénierie car le foie, le plus grand organe interne du corps, est l'un des tissus les plus complexes à répliquer en raison du nombre élevé de fonctions qu'il remplit.

Tissu hépatique créé par l'équipe Winston pour le Vascular Tissue Challenge de la NASA.

WAKE FOREST INSTITUT POUR LA MÉDECINE RÉGÉNÉRATIVE

Lorsque le concours a été lancé il y a six ans, nous savions que nous avions essayé de résoudre ce problème par nous-mêmes, explique Atala.

En plus de faire progresser le domaine de la médecine régénérative et de faciliter la création d'organes artificiels pour les humains qui ont besoin de greffes, le projet pourrait un jour aider les astronautes lors de futures missions dans l'espace lointain.

Le concept d'ingénierie tissulaire existe depuis plus de 20 ans, dit Laura Niklason , professeur d'anesthésie et de génie biomédical à Yale, mais l'intérêt croissant pour l'expérimentation spatiale commence à transformer le domaine. D'autant plus que le monde se penche maintenant sur les voyages spatiaux privés et commerciaux, les impacts biologiques de la faible gravité vont devenir de plus en plus importants, et c'est un excellent outil pour aider à comprendre cela.

Mais les équipes gagnantes doivent encore surmonter l'un des plus grands obstacles de l'ingénierie tissulaire : faire en sorte que les choses survivent et maintiennent leur fonction sur une période prolongée est vraiment difficile, dit Andrea O'Connor , responsable du génie biomédical à l'Université de Melbourne, qui qualifie ce projet, et d'autres comme ambitieux.

Équipée d'un prix en espèces de 300 000 $, l'équipe qui a remporté la première place, Winston, aura bientôt la chance d'envoyer ses recherches à la Station spatiale internationale, où des recherches similaires sur les organes ont déjà eu lieu.

Dans 2019, l'astronaute Christina Koch a activé l'installation de biofabrication (BFF), qui a été créée par la société de recherche aérospatiale basée à Greenville, dans l'Indiana Techshot pour imprimer des tissus organiques en microgravité.

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Ce projet de recherche a des objectifs similaires à ceux du Vascular Tissue Challenge de la NASA, dit Eugène Boland , scientifique en chef de Techshot. Sauf qu'au lieu d'imprimer des tissus hépatiques en 3D, leur objectif est de créer des tissus cardiaques transplantables au cours des 10 prochaines années.

En quoi l'impression d'organes et de tissus sur Terre est-elle différente de celle effectuée dans l'espace ? Boland a décrit la différence de techniques en comparant la mécanique de l'impression avec Play-Doh à l'impression avec du miel.

Cette année, le BFF doit subir une mise à niveau, une qui Boling riche , vice-président de l'avancement des entreprises pour Techshot, a déclaré que cette technologie potentiellement vitale serait mieux adaptée à une commercialisation future à la fois dans l'espace et sur Terre. Au cours des prochains mois, cette mise à niveau impliquera l'ajout de la capacité d'imprimer avec des aiguilles émoussées, du même type que celles utilisées pour imprimer au sol.

Cela a toujours été, pour la plupart, hors de la Terre, pour la Terre. Nous avons toujours eu l'impression de faire cela pour des choses comme, par exemple, la pénurie de donneurs d'organes, a déclaré Boling.

Techshot envisage également d'utiliser un jour des tissus et des organes artificiels pour aider à traiter les maladies et même les malformations congénitales.

Et les organes artificiels et les tissus humains ne sont que deux des nombreuses ressources qui pourraient être demandées lors de futures missions spatiales. Bientôt, Techshot prévoit d'entrer Deep Space Food Challenge de la NASA , qui visera à développer des options alimentaires durables pour les missions en équipage plus longues. La société pense que les mêmes techniques d'impression 3D utilisées dans le génie biomédical pourraient être tout aussi utiles pour créer une source de nourriture.

Bien qu'il faudra encore longtemps avant que les astronautes puissent s'implanter des tissus artificiels les uns dans les autres ou grignoter leurs hamburgers bio-conçus préférés, la bio-impression 3D commence à ouvrir ces possibilités.

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