Pancréas bio artificiel imprimé en 3D / Artificial bio pancreas printed in 3D

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Pancréas bio artificiel imprimé en 3D : de la science-fiction à la réalité scientifique

Researcher Richard Leask, chercheur ; Dave Prowten, président et chef de la direction de FRDJ Canada ; Dre Corrine Hoesli, chercheuse principale à l’Université McGill

Un travail de recherche avant-gardiste pourrait faire des injections d’insuline une chose du passé.

 

Un pancréas bio-artificiel, imprimé en 3D, entièrement implantable qui ne requiert aucun traitement ? On dirait de la science-fiction, mais détrompez-vous, il s’agit d’une réalité scientifique. Grâce à une subvention de FRDJ, une équipe multidisciplinaire de l’Université McGill, du CUSM et de l’Université Laval s’affaire à mettre au point un pancréas bio-artificiel imprimé en 3D. Ce pancréas bio-artificiel est conçu pour devenir une partie permanente du corps et fonctionner de manière autonome comme un pancréas sain, sans interventions du patient.

 

« La procédure serait très semblable à un pontage », explique la Dre Corinne Hoesli, qui dirige ce projet de recherche novateur à McGill.

En 2000, une équipe de chercheurs à Edmonton, en Alberta, a révélé que les personnes atteintes de diabète de type 1(DT1) ayant reçu une greffe d’îlots pancréatiques pouvaient se passer d’injections d’insuline pendant une période allant jusqu’à 5 ans. Leur travail de recherche devait plus tard être connu sous le nom du Protocole d’Edmonton. Il s’agissait là d’une percée dont l’importance est indéniable dans la recherche sur le diabète, mais l’un des inconvénients de cette approche est le rejet des îlots pancréatiques récemment transplantés par le système immunitaire, note la Dre Hoesli. De plus, les cellules d’îlots pancréatiques greffées ne reçoivent pas assez de sang et d’oxygène pour assurer la production d’insuline et la survie des cellules à long terme.

 

La Dre Hoesli et son équipe (André Bégin-Drolet, Steven Paraskevas, Richard Leask et Jean Ruel) souhaitent faire progresser ce travail en créant une pochette protectrice dont la taille est d’environ la moitié d’un sachet de thé (50 à 100 ml) pour héberger les cellules bêta productrices d’insuline. Le concept de la pochette protectrice vise à permettre aux cellules de survivre et de proliférer pendant plusieurs années.

 

« L’objectif ultime est de fournir une solution à long terme aux patients atteints de DT1 en protégeant les cellules de l’attaque du système immunitaire et d’en faire bénéficier un plus grand nombre de patients », ajoute la Dre Hoesli.

 

En septembre, la Food and Drug Administration (FDA) a approuvé l’utilisation du premier pancréas artificiel aux États-Unis. Le système comprend un capteur fixé sous la peau qui prend la lecture des taux de glucose en continu. Ensuite, une pompe à insuline externe qui est branchée à un timbre d’infusion administre de l’insuline au moyen d’un cathéter. Toutefois, bien que le dispositif règle automatiquement les niveaux d’insuline, les patients doivent régler manuellement les quantités d’insuline après les repas.

 

Bien que le pancréas artificiel approuvé par la FDA représente une avancée majeure pour les patients atteints de DT1, la Dre Hoesli et ses collègues espèrent aller un peu plus loin en développant un pancréas bio-artificiel entièrement implantable qui fonctionne de manière autonome comme un pancréas sain, sans que les patients aient à intervenir.

 

La Dre Hoesli ajoute qu’il est très important de noter que ce travail en est encore au stade préliminaire. Les chercheurs travaillent présentement à la mise au point d’un pancréas imprimé en 3D, y compris la schématisation du système de vaisseaux sanguins de l’organe artificiel et l’étude de la survie des cellules d’îlots pancréatiques transplantées. La prochaine étape sera de mener des études de greffe chez les animaux afin de déterminer la faisabilité de la procédure chez des patients humains atteints de DT1.

 

« Nous avons maintenant un dispositif de démonstration de principe, mais il nous faut encore étudier le rendement des cellules dans ce dispositif. Nous espérons mener des études avec des animaux dans un an et demi afin de vérifier si le sang peut circuler dans l’appareil », explique la Dre Hoesli.

 

Bien qu’il soit très difficile d’estimer à ce stade préliminaire le moment où ce dispositif sera prêt à progresser au stade de tests chez les humains, explique la Dre Hoesli, il pourrait un jour éliminer le besoin d’injections d’insuline pour des millions de personnes atteintes de DT1.

 

3D-printed bioartificial pancreas: From science-fiction to science fact

Researcher Richard Leask; Dave Prowten, president and CEO at JDRF Canada; and lead researcher Dr. Corrine Hoesli from McGill University

 

Pioneering research could make insulin injections a thing of the past.

 

A 3D-printed, fully transplantable bioartificial pancreas that requires no maintenance ? It may sound like science-fiction, but it’s definitely not – it’s science fact.

 

Thanks to a JDRF grant, a multidisciplinary team from McGill University, McGill University Health Centre and Laval University is actually building this 3D-printed bioartificial pancreas. This bioartificial pancreas is designed to become a permanent part of the body and function as independently as a normal pancreas, with no patient intervention required.

 

"It would be very similar to a bypass surgery,” explains Dr. Corinne Hoesli, who is leading the pioneering research at McGill.

 

In 2000, a team of scientists in Edmonton, Alberta, reported that people with type 1 diabetes (T1D) who received islet cell transplantation could avoid insulin injections for up to five years. Their research became known as the “Edmonton Protocol”. This was undeniably an important breakthrough in diabetes research, but one of the downsides of the approach is rejection of the newly transplanted islets by the body’s immune system, notes Dr. Hoesli. In addition, the donated islet cells do not receive enough blood and oxygen to ensure long-term insulin production and cell survival.

 

Dr. Hoesli and her team (André Bégin-Drolet, Steven Paraskevas, Richard Leask and Jean Ruel) are working to advance this research by creating a protective pouch that’s about half the size of a teacup (50 to 100 mL) to house the insulin-producing beta cells. The design of the protective pouch aims to allow the cells to survive and thrive for many years.

 

“Our end goal is to provide a long-term solution for T1D patients by protecting the cells from the immune system – ultimately making the procedure accessible to more patients,” says Dr. Hoesli.

 

In September 2016, the Food and Drug Administration approved the first artificial pancreas for use in the US. The system includes a sensor that is attached under the skin and continuously measures glucose levels. Then, an external insulin pump that is connected to an infusion patch delivers insulin through a catheter. However, while the device automatically adjusts insulin levels, patients still need to manually adjust insulin doses around mealtimes.

 

While the FDA-approved artificial pancreas is a major boon for T1D patients, Dr. Hoesli and her colleagues hope to go one step further and develop a fully transplanted bioartificial pancreas that functions as independently as a normal pancreas, without the need for any intervention by the patient.

 

However, says Dr. Hoesli, it is very important to note this research is in its infancy. The investigators are currently working to engineer the 3D-printed pancreas, including mapping the artificial organ’s blood vessel system and studying how well the donated islet cells survive. The next step will be to conduct transplantation studies in animals to determine whether the procedure will be feasible in human T1D patients.

 

“Right now, we have a proof-of-principle device, but we still need to check how the cells perform in it. Within the next year-and-a-half, we hope to conduct animal studies to test whether we can flow blood through the apparatus,” says Dr. Hoesli.

 

Although at this early stage it’s very difficult to estimate when this device will move into the human testing phase, says Dr. Hoesli, it could one day eliminate the need for insulin injections for millions of people living with T1D.

 

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