Une entreprise fondée par Cornellian implante une oreille bio-imprimée en 3D

Dans un essai clinique, le premier du genre, un humain a reçu un implant auriculaire bio-imprimé en 3D qui s’est développé à partir des propres cellules vivantes du patient, grâce à une plateforme technologique développée par une start-up fondée par Cornellian.

Cette percée issue de la bio-ingénierie a le potentiel d’améliorer considérablement la vie des quelque 1 500 enfants nés chaque année aux États-Unis avec une microtie, une malformation congénitale de l’oreille. L’approche pourrait éventuellement conduire à des implants tissulaires pour traiter d’autres conditions et blessures traumatiques, à une thérapie reconstructive et régénérative, et peut-être même à la biofabrication d’organes entiers.

La société, 3DBio Therapeutics, a été fondée en 2014 par Dan Cohen ’04, MS ’07, Ph.D. ’10, avec Lawrence Bonassar, Daljit S. et Elaine Sarkaria professeur de génie biomédical et de génie mécanique et aérospatial au College of Engineering, et Hod Lipson, qui a enseigné à Cornell pendant 14 ans et est maintenant professeur à l’Université de Columbia. .

La plate-forme technologique qui a permis la bioimpression et l’implantation 3D a nécessité une multitude de nouvelles innovations, allant de l’expansion cellulaire au développement d’une bioencre de qualité thérapeutique.

La plateforme développée par 3DBio Therapeutics consiste en un ensemble complet de technologies, de processus et d’ingénierie prenant en charge la bioimpression 3D.

“Non seulement c’est une application que je n’ai jamais vue auparavant, mais elle est faite avec une technologie que je n’ai jamais vue auparavant”, a déclaré Bonassar. “Même les implants issus de l’ingénierie tissulaire en général, il n’y en a tout simplement pas beaucoup sur le marché, pas même dans les essais cliniques.”

Le processus commence par une biopsie qui élimine les chondrocytes (cellules formant le cartilage) de l’oreille touchée du patient. Les cellules sont multipliées dans un système de culture cellulaire spécialisé, puis mélangées à une encre biologique à base de collagène, appelée ColVivo. Ce matériau est moulé via une bio-imprimante 3D dans un implant d’oreille vivant qui correspond à la taille et à la forme d’une oreille typique. Cet implant AuriNovo est placé chirurgicalement sous la peau du patient avec une coque biodégradable temporaire qui offre une protection et un soutien structurel.

“Un environnement interdisciplinaire et collaboratif”

Le projet a commencé au début des années 2000, lorsque Cohen était un étudiant travaillant dans le laboratoire de Lipson sur l’impression 3D de matériaux non traditionnels. Bonassar est arrivé à Cornell en 2003 après cinq ans à la faculté du Center for Tissue Engineering de la faculté de médecine de l’Université du Massachusetts, où il avait travaillé avec l’ingénieur tissulaire pionnier Charles Vacanti, qui faisait partie de l’équipe qui a fait la une des journaux internationaux en 1997 lorsqu’ils ont implanté du cartilage en forme d’oreille humaine dans le dos d’une souris. Sur la recommandation de son chef de département, Bonassar a rencontré Lipson et Cohen, qui ont partagé son intérêt pour l’exploration de l’impression 3D.

“Lors de cette réunion, nous avons réalisé que nous pouvions potentiellement imprimer les hydrogels de graines cellulaires avec lesquels je travaillais dans mon laboratoire, en utilisant une partie de la technologie d’impression développée dans le laboratoire Hod”, a déclaré Bonassar. « C’est cet environnement interdisciplinaire et collaboratif qui est une entreprise et une marque Cornell. Cela nécessitait cette pensée novatrice. Hod est un roboticien qui fabriquait des robots autonomes, et je suis un bioingénieur. Rassemblez-nous et inventez une poussée de bio-impression, et un étudiant ambitieux et talentueux qui cherchait un projet cool l’a mis en action.

En février 2013, une collaboration entre le laboratoire de Bonassar et des médecins du Weill Cornell Medical College a publié une version préliminaire d’une oreille bio-imprimée en 3D utilisant du collagène dérivé de cellules de cartilage animal.

Depuis la publication de cette recherche, Bonassar a reçu des centaines de courriels de parents demandant si la technologie était déjà disponible.

« Je reçois des courriels de patients depuis une décennie. Et c’est vraiment déchirant”, a-t-il déclaré. “Ils parlent de leur petit bébé et disent ‘Pouvons-nous avoir ça?’ Et pour être honnête, les chirurgiens aimeraient d’autres options.

Il existe deux traitements actuels pour la microtie. La première consiste à retirer chirurgicalement le cartilage des côtes d’un patient, à sculpter le cartilage en forme d’oreille, puis à créer une poche de peau sur le côté de la tête du patient qui soutiendra l’oreille nouvellement formée. La deuxième approche utilise des implants en plastique, généralement en polyéthylène poreux, qui sont implantés de manière similaire. Désormais, la plateforme de bio-impression 3D offre potentiellement aux patients une solution alternative avec un implant auriculaire vivant fabriqué à partir de leurs propres cellules.

“Un triomphe de l’ingénierie”

Cohen avait continué à travailler sur le projet tout au long de ses diplômes de maîtrise et de doctorat. Après avoir obtenu son doctorat. en 2010, il rejoint le cabinet de conseil en management McKinsey & Company.

« Je me suis concentré sur de nombreux types de projets différents dans de nombreuses industries différentes. J’ai rejoint la pratique de la finance d’entreprise chez McKinsey et j’ai eu l’occasion de découvrir de première main le contexte commercial plus large entourant les entreprises technologiques », a-t-il déclaré. “Mais après quatre ans, j’ai réalisé qu’il y avait une opportunité d’essayer d’introduire la technologie dans la clinique. J’ai approché Larry et nous nous sommes assis à sa table de cuisine avec Hod, et nous avons tous les trois discuté de la façon dont nous pourrions avancer et continuer en tant qu’entreprise.”

Le passage de la recherche universitaire à une technologie commerciale représente près de huit années d’efforts de 3DBio et a nécessité une multitude d’innovations, de la lutte contre l’expansion cellulaire au développement d’une bio-encre de qualité thérapeutique, le tout dans le but de répondre aux exigences de l’industrie alimentaire. et Administration des médicaments. exigences, connues sous le nom de bonnes pratiques de fabrication actuelles, pour produire un produit médical sûr.

L’essai clinique de phase 1/2a, impliquant 11 patients et actuellement en cours, vise à évaluer la sécurité et l’efficacité préliminaire de la technologie spécifiquement pour les patients atteints de microtie. La reconstruction de l’oreille a été réalisée par le Microtia-Congenital Ear Deformity Institute à San Antonio, Texas, par le Dr Arturo Bonilla. Le deuxième site d’essai clinique est Cedars Sinai à Los Angeles, avec le Dr John Reinisch.

Le fait que le projet ait atteint cette étape, a déclaré Bonassar, est le résultat de la vision claire des chercheurs depuis le début : créer un tissu implantable cliniquement fonctionnel, qui se concentre exclusivement sur la tâche mécanique du cartilage.

“C’est vraiment un triomphe technique”, a déclaré Bonassar.

Pour Bonassar et Cohen, l’essai clinique a été long à venir.

“3DBio a réussi à prendre le contrôle de ce qui reste du milieu universitaire et à vraiment industrialiser la technologie”, a déclaré Cohen. « Souvent, avec les nouvelles technologies, il faut un certain temps pour surmonter les obstacles techniques fondamentaux. Il est ensuite suivi d’une progression accélérée. Nous l’avons vu dans l’aviation, l’informatique et bien d’autres domaines. Maintenant que nous pensons avoir surmonté ces obstacles fondamentaux, cette plateforme technologique pourrait avoir un impact potentiel sur la vie des patients et être le début d’un nouveau paradigme de traitement. »

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