Regenerative medicine of cartilage lesions : production of cartilaginous stratified substitutes using 3D bioprinting
Médecine régénératrice des lésions du cartilage : production de substituts cartilagineux stratifiés par bio-impression 3D
Résumé
3D printing of transplantable living tissue is one of the greatest challenges in personalized regenerative medicine, the biggest challenge for personalized regenerative medicine to shape tissues and organs from the patient's cells. Currently, no therapy used in clinical practice allows the regeneration of native articular cartilage tissue. Our PhD project aims to develop a new strategy for the treatment of cartilaginous focal lesions by tissue engineering by producing a cartilaginous substitute stratified using 3D bio-printing by extrusion. Our strategy will be to reproduce the stratified structure of the cartilage reconstructing the different layers from different bio-inks and mesenchymal stem cells (MSCs) to differentiation stages specific to the different layers of the native cartilage and find the best compromise between the composition of the cartilage bio-ink and the environmental conditions necessary to obtain a substitute close to native cartilage in vitro. Then this PhD project will study the bio-degradation, bio-functionality and bio-integration of produced stratified cartilaginous substitutes in ectopic site in nude mice as well as in articular site in nude rats in a model of osteochondral lesions. Ultimately, this project aims to initiate a new therapy for osteoarticular lesions.
L’impression 3D de tissus vivants transplantables est l’un des plus grands défis en médecine régénératrice personnalisée pour façonner des tissus et des organes à partir de cellules du patient. Actuellement, aucune thérapie utilisée en pratique clinique ne permet la régénération d’un tissu cartilagineux articulaire natif. Notre projet de thèse a pour objectif de développer une nouvelle stratégie de traitement des lésions focales cartilagineuses par ingénierie tissulaire en produisant un substitut cartilagineux stratifié par bioimpression 3D par extrusion. Notre stratégie va consister à reproduire la structure stratifiée du cartilage en reconstruisant les différentes couches à partir de différentes bio-encres et de cellules souches mésenchymateuses (CSMs) à des stades de différenciation spécifiques aux différentes couches du cartilage natif et à trouver le meilleur compromis entre la composition de la bio-encre et les conditions environnementales nécessaires à l’obtention d’un substitut proche du cartilage natif in vitro. Ensuite ce projet doctoral s’intéressera à la biodégradation, la bio-fonctionnalité et la bio-intégration des substituts cartilagineux stratifiés produits en site ectopique chez la souris nude ainsi qu’en site articulaire chez le rat nude dans un modèle de lésions ostéochondrales. In fine, ce projet vise à initier une nouvelle thérapeutique des lésions ostéoarticulaires.