Systemic Bio accélère le développement de médicaments en 3D à partir d’hydrogels et de cellules humaines

Le développement de la bio-impression 3D ouvre de nouvelles frontières dans le domaine médical, non seulement dans la médecine régénérative, mais aussi dans la découverte et le développement de médicaments. Dans ce contexte, Systemic Bio, filiale de 3D Systems, s’est imposée comme un acteur clé dans la création de tissus humains vascularisés à l’aide de techniques de bio-impression 3D de haute précision. Elle vise à transformer la manière dont les traitements médicaux sont conçus, testés et optimisés, en intégrant des données humaines pertinentes dans des modèles prédictifs afin d’accélérer la mise sur le marché de nouveaux médicaments. Nous nous sommes entretenus avec Taci Pereira, PDG de Systemic Bio, pour en savoir plus sur leur plateforme, le potentiel de la fabrication additive dans le développement thérapeutique et leur vision de l’avenir de la médecine basée sur les tissus biologiques imprimés en 3D.

3DN : Pouvez-vous vous présenter et nous parler de votre relation avec l’impression 3D ?

Je m’appelle Taci Pereira et je suis originaire de Curitiba, au Brésil. J’ai déménagé aux États-Unis à l’âge de 18 ans pour étudier la bio-ingénierie à Harvard, poussée par le désir de contribuer au développement de nouveaux traitements contre le cancer et d’aider les médecins du monde entier à atteindre plus de patients. À Harvard, j’ai découvert l’ingénierie tissulaire grâce aux travaux du professeur David Mooney. J’ai été fascinée par le potentiel des biomatériaux et de l’ingénierie tissulaire, qu’il s’agisse de la médecine régénérative, de l’administration de médicaments ou de la création de meilleurs modèles de la physiologie et de la pathologie humaines.

Cet intérêt m’a amené à rejoindre Allevi, une jeune entreprise de bio-impression, en tant que bio-ingénieur junior. J’ai passé de nombreuses heures dans le laboratoire à apprendre comment utiliser les imprimantes 3D à extrusion pour créer divers tissus, des os aux tumeurs. Comme il s’agissait d’une petite équipe, j’ai assumé de nombreuses fonctions telles que la R&D, le marketing, le service clientèle et les opérations. Notre entreprise compte aujourd’hui plus de 500 clients dans le monde et a été citée dans plus de 100 publications. Trois ans plus tard, je suis devenu directeur scientifique et j’ai contribué à mener l’entreprise jusqu’à son acquisition par 3D Systems.

Après l’acquisition, je suis resté pour diriger la nouvelle division 3D Systems. Cela m’a donné l’occasion de travailler avec une technologie de bio-impression 3D de qualité industrielle, d’apprendre le fonctionnement d’une société publique et d’explorer de nouvelles modalités, telles que l’impression par la lumière. Environ un an plus tard, nous avons lancé Systemic Bio.

3DN : Qu’est-ce que Systemic Bio ? Comment est née l’idée de créer la société ?

Systemic Bio est une filiale de 3D Systems créée pour appliquer sa technologie de bio-impression industrielle à la découverte et au développement de médicaments. Si la bio-impression 3D est souvent associée à la médecine régénérative ou aux tissus implantables, elle a également un énorme potentiel pour améliorer la façon dont nous étudions les maladies et développons de nouvelles thérapies en testant ces thérapies dans des modèles de tissus humains fonctionnels.

L’idée de Systemic Bio est née en 2018, lorsque j’ai vu l’essor de l’IA et de l’apprentissage automatique dans les biotechnologies, plus précisément dans des entreprises comme Insitro. J’admirais le travail de Daphne Koller et suivais de près la manière dont les outils informatiques étaient appliqués à la biologie. Mais j’ai remarqué une lacune importante : les modèles d’IA ne valent que ce que valent les données sur lesquelles ils sont formés. Si nous utilisons des modèles précliniques qui échouent souvent à prédire les résultats chez l’homme, l’IA ne fera qu’accélérer les échecs, ce qui peut faire gagner du temps, mais ne résout pas tout le problème.

C’est alors que j’ai eu l’idée de créer une plateforme in silico basée sur des données pertinentes pour l’homme provenant de tissus bio-imprimés en 3D. Mais pour cela, j’avais besoin d’une bio-impression évolutive et reproductible, ce qui n’existait pas encore. Grâce à l’acquisition d’Allevi, j’ai eu accès aux décennies d’expérience de 3D Systems dans le domaine de la fabrication additive à haut débit. Nous avons ensuite fondé Systemic Bio en août 2022 avec un financement de 15 millions de dollars pour produire des tissus bio-imprimés à grande échelle et générer des données permettant de prendre de meilleures décisions en matière de développement de médicaments.

3DN : Pouvez-vous nous en dire plus sur la technologie de bio-impression 3D utilisée par Systemic Bio ?

Nous utilisons la technologie de bio-impression à base de lumière de qualité industrielle développée par 3D Systems. Cela nous permet de fabriquer des structures d’hydrogel vascularisées avec une résolution et des performances élevées. La qualité des échafaudages est contrôlée, ils sont fonctionnalisés et cellularisés pour modéliser les tissus humains. Notre plateforme peut générer des milliers de modèles de tissus cohérents chaque mois dans le cadre d’un système de gestion de la qualité, permettant à la fois la R&D interne et les partenariats avec les sociétés pharmaceutiques.

3DN : Quels sont les avantages de la fabrication additive pour la découverte et le développement de médicaments ?

La fabrication additive offre des avantages clés pour la découverte de médicaments. Tout d’abord, elle permet de créer des structures biomimétiques, des géométries complexes et proches de la nature qui sont difficiles à réaliser avec les méthodes traditionnelles. Deuxièmement, la découverte de médicaments englobe une myriade de mécanismes d’action et de modèles de maladies, ce qui signifie que la flexibilité est essentielle. Enfin, elle nous permet d’adapter facilement les modèles et les types de cellules sans avoir à changer de matériel – il suffit de mettre à jour le fichier de conception.

Cette modularité rend le système rentable et hautement personnalisable. Par rapport aux méthodes traditionnelles, telles que le moulage par injection, elle permet également une itération plus rapide et un prototypage rapide, ce qui est essentiel pour optimiser les modèles de tissus. La principale limite aujourd’hui est d’assurer la cohérence et la reproductibilité à grande échelle. C’est précisément l’un des défis que Systemic Bio s’efforce de relever.

3DN : Comment voyez-vous l’avenir de l’impression 3D dans le secteur médical ?

La bio-impression est sur le point de transformer la médecine dans de multiples dimensions. À court terme, nous entrons dans l’ère de la thérapie tissulaire, une nouvelle classe de thérapies où, au lieu d’avoir à concevoir un organe entier, nous pouvons bio-imprimer des constructions tissulaires fonctionnelles qui améliorent ou soutiennent la fonction de l’organe. Ces tissus sont plus faciles à produire, peuvent être adaptés à des applications spécifiques et peuvent également servir de systèmes avancés d’administration de médicaments.

Chez Systemic Bio, notre objectif est de bio-imprimer des millions de tissus vascularisés qui peuvent être utilisés pour générer des modèles informatiques d’organes et de systèmes humains. Ces tissus constituent la base d’ensembles de données à grande échelle : des bibliothèques de différentes modalités thérapeutiques testées dans divers types de tissus et contextes biologiques. En étiquetant chaque réponse tissulaire avec des attributs clés de la thérapie (structure, dose, mécanisme d’action, etc.), nous pouvons former des modèles d’IA/machine learning pour prédire la sécurité et l’efficacité dans de multiples contextes d’utilisation, par exemple la toxicité hépatique, la sécurité cardiaque ou la réponse tumorale.

Imaginez que nous puissions introduire une nouvelle thérapie dans ce système et obtenir un profil de sécurité organe par organe ainsi qu’une prédiction de l’efficacité spécifique à la maladie, le tout basé sur des données pertinentes pour l’homme. Voilà l’avenir vers lequel nous nous dirigeons. Nous voulons créer des modèles prédictifs basés sur l’homme qui peuvent radicalement accélérer le développement de médicaments et réduire les risques liés aux médicaments.

À plus long terme, bien sûr, le domaine continue de poursuivre son ambition la plus audacieuse : la bio-impression d’organes transplantables entièrement fonctionnels. Nous entrons enfin dans une ère où les facteurs clés sont en train de s’aligner. C’est le cas de la bio-impression à l’échelle industrielle, de l’automatisation avancée et du soutien réglementaire, y compris de la part de la FDA, pour les méthodes alternatives à l’expérimentation animale. Mais pour réaliser cet avenir, nous devons continuer à donner la priorité à la reproductibilité, à l’échelle et à la validation cliniquement significative. Si nous y parvenons, la bio-impression ne se contentera pas de compléter la médecine, elle la redéfinira.

3DN : Un dernier mot pour nos lecteurs ?

Soyez patient, cela prend du temps. Lorsque j’ai commencé à travailler dans le domaine de la bio-impression il y a près de dix ans, on parlait déjà d’imprimer des organes complets dans un délai de cinq à dix ans. Bien que nous en soyons beaucoup plus proches aujourd’hui, la réalité est que la biotechnologie fonctionne sur une échelle de temps très différente. Les progrès sont réels, mais ils sont graduels et souvent complexes.

Soyons ambitieux, mais aussi réalistes. Concentrons-nous sur la création de technologies qui fonctionnent et sur la production de données précieuses et reproductibles qui nous rapprocheront de ces objectifs à long terme. Les promesses de la bio-impression sont immenses, mais pour les concrétiser, il faudra de la persévérance, de la rigueur et un engagement profond à résoudre les bons problèmes.

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*Crédits de toutes les photos : Systemic Bio