Les gens et les souris bénéficient de cette idée

Les hydrogels de Cellende évitent les tests sur les animaux et changent la donne dans la recherche

(Stuttgart/Tübingen) – Cellendes GmbH de Kusterdingen dans le district de Tübingen développe et vend des hydrogels avec lesquels une grande variété de cultures cellulaires tridimensionnelles sont produites. Ces cultures cellulaires, qui sont souvent constituées de cellules humaines, peuvent décrire les fonctions complexes d’organes tels que la peau ou de tissus malades tels que les tissus tumoraux. Ils ont donc un grand potentiel pour être utilisés dans le développement de médicaments ou pour tester des substances toxiques. Étant donné que la transférabilité des résultats de recherche des études animales aux humains est de plus en plus considérée d’un œil critique, les systèmes de culture cellulaire offrent de nombreux avantages – et ne se limitent pas à remplacer les expérimentations animales. Les fondateurs de l’entreprise, le Dr. Brigitte Angres et le Dr. Helmut Wurst développe constamment ses hydrogels et participe à des projets de recherche internationaux. Chez FoBioGel, Cellende est partenaire de projet de l’Institut des sciences naturelles et médicales NMI de l’Université de Tübingen. L’entreprise travaille également sur B-BRIGHTER, un projet financé par l’UE sur la bio-impression.

Pour la culture tridimensionnelle de cellules primaires différenciées et de lignées cellulaires, on utilise souvent en laboratoire une matrice extracellulaire spécifique, pour laquelle un extrait de tumeurs de souris est nécessaire. Pour l’extraction, des tumeurs de sarcome sont implantées chez les animaux. Le poids de la tumeur peut atteindre 20 pour cent du poids corporel total de la souris jusqu’à ce qu’elle soit tuée afin de retirer le tissu et de le préparer à la culture cellulaire tridimensionnelle. La méthode est considérée comme la norme depuis des années, notamment parce que cet extrait accélère énormément la croissance de toutes les cellules. Un inconvénient, quel que soit l’aspect éthique, est « l’imprévisibilité » de la culture, car elle implique une composition très complexe, en partie inconnue, de la matrice extracellulaire, qui peut également varier d’un lot à l’autre. De plus, les composants de la matrice animale ne conviennent pas toujours à la culture de cellules humaines.

L’hydrogel synthétique résout le dilemme

Cellendes GmbH de la STERN BioRegion a décidé de résoudre ce dilemme il y a 15 ans. Les biologistes Dr. Brigitte Angres et le Dr. Helmut Wurst a développé un hydrogel synthétique qui était alors totalement nouveau et qui répondait à toutes les exigences de la recherche pour la culture tridimensionnelle de cellules : il est entièrement synthétique, clairement défini, totalement neutre – et éthiquement inoffensif. Mais cela oblige également les chercheurs à repenser. Vous devez comprendre ce dont les cellules ont besoin dans leur projet particulier afin de fournir les incitations à la culture appropriées pour qu’elles se comportent de la manière souhaitée. Pour y parvenir, les facteurs biomimétiques tels que la rigidité du gel peuvent être modifiés à volonté. Cellendes propose une plateforme avec différents modules et motifs sensibles aux cellules afin que chaque chercheur puisse constituer « sa » culture cellulaire individuellement.

Les nombreux projets de recherche internationaux dans lesquels Cellendes GmbH est impliqué prouvent également que les hydrogels sont l’avenir de la culture. Par exemple, l’équipe travaille actuellement sur « B-BRIGHTER » avec des collègues d’Allemagne, de Suède, d’Espagne et d’Israël. Le projet financé par l’UE vise à optimiser la culture de tissus grâce à la bio-impression d’ici 2025. La bio-impression est considérée comme une méthode prometteuse pour produire des tissus fonctionnels dotés de propriétés physiologiques. Ce processus de fabrication additive permet « d’imprimer » des cellules vivantes avec des matériaux auxiliaires formant un échafaudage dans des structures tissulaires plus grandes. Auparavant, l’impression était réalisée couche par couche de bas en haut, mais cela présentait des défis importants en termes de viabilité cellulaire ainsi que des limitations techniques en termes de vitesse d’impression et de résolution spatiale. Dans le cadre de B-BRIGHTER, un processus de lithographie descendant est en cours de développement dans lequel des zones tridimensionnelles sont sélectivement mises en réseau pour former un hydrogel à l’aide d’un éclairage à commande numérique en mode haute vitesse. Cette approche peut être utilisée pour produire rapidement des géométries 3D fonctionnelles avec une haute résolution spatiale.

Solution à de nombreuses questions des chercheurs

Les nouveaux hydrogels de Cellendes jouent un rôle crucial à cet égard car contrairement aux hydrogels conventionnels qui « gélifient » dès que les ingrédients sont mélangés, ils ne se forment que lorsqu’ils sont irradiés avec une lumière spéciale. Ces hydrogels photoinductibles pourraient donc changer la donne pour le groupe de recherche lors de la création de modèles tissulaires sophistiqués de la cornée ou de la paroi intestinale. La réplication des cellules du tissu intestinal dans un modèle simulant la prise alimentaire est considérée comme très complexe, mais les nouveaux gels permettent d’imprimer des canaux ou de générer les structures typiques de microvillosités de l’intestin.

Le projet FoBioGel, dans lequel Cellende est partenaire du NMI (Institut des sciences naturelles et médicales) de l’Université de Tübingen, n’est pas moins passionnant. Dans ce projet commun, l’entreprise développe également des hydrogels photostructurables et fonctionnalisables biochimiquement. Ici, cependant, le principe fonctionne à l’envers : les gels qui se forment initialement spontanément sont à nouveau décomposés par l’éclairage. “Ces hydrogels ne sont pas seulement tridimensionnels, mais offrent également la 4D : nous pouvons déterminer différentes forces à différents moments de la culture, en fonction du moment où la lumière est utilisée”, explique le Dr. Angres. “Ils constituent une solution à de nombreuses questions des chercheurs, mais ce potentiel est encore largement inconnu et il n’existe pas encore de produit commercial de ce type sur le marché.” Cellendes souhaite combler cette lacune du marché.

Les gels seront utilisés comme matrice extracellulaire biomimétique dans la bio-impression 3D et dans de nouveaux modèles in vitro complexes (organes sur puce) pour le développement de médicaments et la médecine personnalisée. Il convient par exemple de réaliser des structures très fines, par exemple pour former des barrières spéciales sur les copeaux. Au NMI, ces propriétés et le potentiel d’application des hydrogels nouvellement développés ainsi que leur utilisation comme bio-encres pour la bio-impression 3D sont en cours d’évaluation. À l’avenir, l’objectif est également de réaliser des modèles tissulaires répondant aux exigences des 3R – Remplacement, Réduction, Affinement. Les expérimentations animales doivent, dans la mesure du possible, être remplacées par des méthodes alternatives ou supplémentaires appropriées (remplacement) ; leur nombre et le nombre d’animaux de laboratoire utilisés doivent être réduits au minimum à un niveau inévitable (réduction) et la charge (souffrance, douleur, stress) pour les les animaux doivent être minimisés. De telles tentatives doivent être limitées au minimum essentiel (raffinement).

« La bureaucratie tue les petites entreprises »

Les hydrogels de Cellendes sont extrêmement importants pour le progrès médical et tiennent compte des exigences éthiques accrues. L’entreprise de biotechnologie reçoit des demandes du monde entier, mais les clients ne font pas encore la queue. En 2022, ils ont déménagé dans de nouveaux locaux du parc technologique de Tübingen Reutlingen (TTR) et disposent désormais de leur propre laboratoire – avec les efforts correspondants : « La bureaucratie tue les petites entreprises », se plaint le Dr. Saucisse. Cellendes n’est pas encore active dans le domaine médical, mais uniquement dans la recherche. « Traduire les produits de la recherche en produits pharmaceutiques est extrêmement complexe », explique le Dr. Saucisse. Néanmoins, il existe déjà des applications médicales basées sur la technologie de l’hydrogel de Cellende : TETEC AG de Reutlingen la combine avec des cellules cartilagineuses autologues pour régénérer le cartilage défectueux, par exemple au niveau du genou.

Dr. Angres et le Dr. La Wurst a accompli beaucoup de choses au cours des 15 dernières années. Ils ont mis sur le marché un produit extraordinaire qui peut transformer fondamentalement la recherche fondamentale et la recherche et développement dans le domaine pharmaceutique et médical. Et bien sûr, cela peut non seulement épargner beaucoup de souffrances à de nombreuses souris. Malheureusement, les deux biologistes ont également dû se rendre compte qu’un tel changement de paradigme prend du temps. Il faut prouver à plusieurs reprises que le procédé est apte à remplacer les cultures conventionnelles. Il doit également y avoir une comparabilité entre les résultats des études obtenues avec des extraits de tumeurs de souris et avec les nouveaux hydrogels. Malgré les défis posés par la bureaucratie et les contraintes économiques, les fondateurs de Cellendes n’ont jamais regretté leur pas vers l’indépendance, souligne le Dr. Wurst : « Nous aimons être notre propre patron. »

Source de l’image : Cellendes GmbH

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