Poietis: Bioprinting con la loro innovativa tecnologia laser assistita
Nel 2014, la startup francese Poietis ha sviluppato una tecnologia unica per la bioprinting dei tessuti viventi. A differenza degli approcci convenzionali all’ingegneria dei tessuti o alla bioprinting dell’estrusione, il loro promettente sistema laser 4D assistito consente di posizionare le cellule in tre dimensioni con risoluzione micrometrica e precisione. Il loro obiettivo è progettare tessuti viventi utilizzando cellule e biomateriali che i ricercatori possano applicare per fabbricare prodotti per la medicina rigenerativa, la ricerca preclinica e gli usi cosmetici, facendo una grande differenza nei test di cosmetici e prodotti di consumo. Ciò è particolarmente rilevante se si considera che il dibattito sulla ricerca e la sperimentazione sugli animali è un tema caldo ovunque.
Nel 2013, l’Unione Europea ha approvato una legge che ha istituito un divieto di vendita di prodotti testati sugli animali nel continente, seguito da altri paesi come India, Israele, Norvegia, Taiwan e Nuova Zelanda, mentre la pratica è stata contestata negli Stati Uniti e altri mercati in cui è ancora legale. Aziende come Poietis stanno utilizzando la tecnologia di bioprinting 3D per sviluppare un modo più economico, versatile ed etico per le aziende di eseguire i test. Ma questo è solo uno dei loro vantaggi, insieme allo sviluppo della piattaforma di bioprinting multimodale Next Generation Bioprinting (NGB); la creazione di Poieskin, tessuto umano bioprintato commerciale; e il sistema NGB-C per applicazioni cliniche.
Nel 2012 e dopo 20 anni di esperienza professionale nel settore MedTech nel settore delle biotecnologie, il co-fondatore di Poietis, Bruno Brisson, ha incontrato Fabien Guillemot (l’altro co-fondatore dell’azienda e CEO).
“Guillemot si stava interrogando sulla valorizzazione di una tecnologia che aveva sviluppato con il suo team presso INSERM e il Tissue Bioengineering Lab dell’Università di Bordeaux: bioprinting laser assistito, e avevo creato una società di consulenza focalizzata sullo sviluppo del business nelle scienze della vita, quindi era il momento giusto per riunirci e condividere la nostra visione di cosa si potesse fare con questa tecnologia e cosa volevamo fare in futuro ”, ha rivelato Brisson in un’intervista a 3DPrint.com. “Volevamo creare una società innovativa che potesse portare la tecnologia nelle cliniche, fornire nuove soluzioni terapeutiche al mercato delle riparazioni di tessuti e organi e contribuire allo sviluppo di nuove terapie avanzate.”
Le pressioni normative dappertutto per vietare la sperimentazione sugli animali e le preoccupazioni relative agli esperimenti sugli animali per modellare la salute umana, insieme al divieto degli esperimenti sugli animali per l’industria cosmetica in Europa, ha portato a una domanda crescente di alternative in vitro . Questo è uno dei motivi per cui i fondatori di Poeitis hanno deciso di concentrarsi prima sulle applicazioni in vitro per il mercato dei tessuti della pelle. Per fare ciò, hanno assunto un team interdisciplinare di fisici, sviluppatori di software, biologi e farmacisti per portare la loro esperienza nelle aree del laser e dell’ottica, della microfluidica, dell’apprendimento automatico, della biologia cellulare e dell’ingegneria dei tessuti, nonché della produzione di terapia cellulare. Il loro bioprinted in vitroi modelli sono utilizzati nei dermo-cosmetici, ma anche nella ricerca farmaceutica, ad esempio, per valutare il meccanismo di azioni per la convalida di nuovi farmaci candidati nel caso di modelli di malattia.
La società, con sede a Pessac, in Francia, ha presto sviluppato collaborazioni con altre aziende. Nel 2015, il colosso chimico BASF ha firmato un accordo con Poietis per la stampa 3D della pelle a fini di test cosmetici, utilizzando la tecnologia di bioprinting assistita da laser 3D per sviluppare ulteriormente il suo tessuto Mimeskin, che è uno degli equivalenti più vicini agli equivalenti fisiologici originali del vero umano pelle. Dopo il loro successo, si sono mossi verso il miglioramento dei modelli di pelle aumentando la complessità della struttura e aggiungendo nuovi tipi di cellule. Quasi nello stesso periodo, Poietis si associò al gruppo L’Oréal e iniziò a ricercare come bioprintare i capelli come soluzione praticabile per le persone che soffrono di alopecia.
“Poietis è stata in grado di entrare in partnership industriali rapidamente dopo l’avvio, come con la società farmaceutica Servier per sviluppare un modello epatico bioprinted 4D in grado di prevedere la tossicità epatica dei farmaci meglio degli attuali metodi”, ha detto Brisson. “Oltre ad altre collaborazioni con il settore accademico, come con l’Università cattolica di Lovanio ( KU Leuven ), in Belgio, sulla cartilagine. Oltre a due progetti FET-Open Pan3DP del consorzio europeo EU H2020 , uno ai processi di sviluppo biomimico per fabbricare unità di tessuto pancreatico bioprintate 3D che consentono la vitalità cellulare sostenuta, l’espansione e la differenziazione funzionale ex vivo e un’altra in neurobiologia. “
Alla Poietis, il nucleo della loro esperienza è il bioprinting assistito da laser ad alta risoluzione, dopo di che hanno basato e sviluppato la loro piattaforma NGB (Next-Generation Bioprinting), che secondo loro offre agli ingegneri dei tessuti e ai ricercatori una maggiore libertà nella scelta dei biomateriali e idrogel e una maggiore versatilità nella loro ricerca e sviluppo. Le due bioprinter attualmente commercializzate sono la bioprinter NGB-R (commercializzata per applicazioni di ricerca) e la bioprinter NGB-C (un sistema di grado clinico, conforme GMP dedicato alle applicazioni cliniche e alle sfide della produzione industriale di tessuti impiantabili).
“Oggi il nostro NGB-R è costituito da una piattaforma (CAD + bioprinter) che consente di controllare l’organizzazione 3D delle cellule con risoluzione cellulare. È una piattaforma di bio-stampa automatizzata e robotizzata che garantisce la produzione di tessuti riproducibili e che accelera la traduzione nelle fasi cliniche. Inoltre, si tratta di un’unica piattaforma multimodale che incorpora le tre principali tecnologie di bioprinting, tra cui la bioprinting assistita da laser, e consente ai ricercatori di lavorare con una varietà di tipi di cellule ma anche di valutare la stampabilità e la biocompatibilità e lavorare con una serie di bioink. Infine, possiamo controllare e monitorare la formazione di organoidi attraverso una deposizione controllata di cellule 2D (uno o più tipi di cellule) e bioprint di oggetti di grandi dimensioni come l’aggregato cellulare di sferoidi “, ha affermato Brisson.
Alla Poietis parlano del processo come una forma di stampa 4D , sostenendo che “l’approccio consiste nella programmazione di tessuti auto-organizzati (cellule e matrice extracellulare) che si evolvono in modo controllato fino a quando non emergono specifiche funzioni biologiche”. In tal modo, analizzando l’evoluzione dei tessuti durante la maturazione, sono in grado di ottimizzare l’architettura iniziale dei tessuti definita da uno strumento CAD al fine di migliorare la funzionalità dei tessuti stampati e garantire che siano prodotti nel modo più affidabile. La società sta sviluppando software dedicati per programmare l’auto-organizzazione dei tessuti, il che significa che anticiperanno l’evoluzione del costrutto bioprintato nel tempo. E il tempo gioca un ruolo importante nella bioprinting 4D, qualcosa che rende il loro sistema abbastanza unico.
Abbiamo parlato della stampa 4Dprima, il che significa creare oggetti 3D che cambiano forma nel tempo in risposta a stimoli come calore, umidità o luce, creando strutture che si adattano facilmente al loro ambiente. Sul lato hardware, Poietis applica la sua tecnica di bioprinting assistita da laser usando impulsi laser programmati per essere inviati ogni nanosecondo, usati per depositare microscopiche gocce di inchiostro carico di cellule su una cartuccia (composta da una pellicola di inchiostro sparsa su una lastra di vetro). Tramite il software, possono controllare le condizioni fisiche dell’espulsione (come energia e viscosità), nonché il volume delle goccioline con una precisione quasi picolitica. Secondo la società, il processo può raggiungere una risoluzione di 20 µm a una velocità di 10.000 goccioline al secondo, determinando concentrazioni cellulari di 100 milioni di cellule / mL e vitalità cellulare del 100 percento.
Il processo ha portato Poietis a sviluppare Poieskin, una pelle bioprintata composta da un modello di pelle umana a tutto spessore interamente prodotto dalla bioprinting 3D.
“Poieskin® è costituito da un compartimento dermico composto da fibroblasti umani primari incorporati in una matrice di collagene I sovrapposti da un’epidermide stratificata derivata da cheratinociti umani primari. La sua biofabbricazione beneficia degli ultimi progressi della tecnologia di bioprinting 3D. L’elevata precisione e risoluzione della bioprinter assistita da laser Poietis, nonché i sistemi di monitoraggio in linea integrati, in grado di controllare la qualità di ogni strato bioprintato e quindi di produrre strutture cellulari 3D controllate e modelli di tessuto riproducibili. Può essere utilizzato per la ricerca farmacologica e cosmetica (come testare gli effetti di un farmaco su un equivalente della pelle umana reale), quindi al momento stiamo principalmente vendendo l’innovazione a CRO (Organizzazioni di ricerca a contratto ) , laboratori accademici e dermo-cosmetici imprese.”
Con un mercato dell’ingegneria dei tessuti del valore stimato di 15 miliardi di dollari e in crescita, l’industria della bioprinting sta ricevendo molta attenzione e le aziende di tutto il mondo lo stanno notando . Poietis ha tre brevetti che coprono la sua tecnologia di bioprinting e un recente round di finanziamento di cinque milioni di euro per accelerare gli sviluppi tecnologici che potrebbero portare al primo impianto di un tessuto bioprinted nei pazienti a partire dal 2021, ed è sulla buona strada per diventare uno dei le startup europee innovative da cercare nei prossimi anni.
Brisson ha spiegato che “il futuro dell’ingegneria dei tessuti sarà basato su tecnologie in grado di studiare la crescita del tessuto connettivo o degli organi, ma anche di produrre tessuti sostitutivi per l’impianto nel corpo. Riteniamo che l’ingegneria dei tessuti sarà la prossima rivoluzione nel settore sanitario, utilizzando le cellule del paziente per costruire o ricostruire organi. “
“Poietis sta ancora lavorando molto sulla bioprinting cutaneo, in particolare per le applicazioni in vitro basate su Poieskin® come piattaforma di complessazione. Ma la società sta anche sviluppando il sistema NGB-C per soddisfare le future esigenze cliniche dei nostri partner, che si basa sulla stessa tecnologia di base dell’NGB-R, ma l’NGB-C dovrà affrontare i requisiti della ricerca traslazionale e le sfide associate al produzione industriale di tessuti impiantabili. In questo momento siamo a un punto di svolta mentre abbiamo avviato diversi progetti con scopi clinici, il primo e il più avanzato è sulla pelle, mirando a determinate indicazioni della ferita con l’obiettivo di un uomo in meno di due anni (studi clinici). Abbiamo anche altri due progetti in cardiologia e per tutti questi, abbiamo già collaboratori clinici ”.
La tecnologia di bioprinting disponibile presso Poietis è il risultato di una ricerca innovativa e nel corso di un periodo di dieci anni presso Inserm e l’Università di Bordeaux, ottenendo vittorie al concorso iLab nel 2014, al World Innovation Challenge Phase II nel 2017 e molti recentemente l’EY Disruptive Strategy Award. Ma Poietis è fortunato a trovarsi in un ambiente di bioprinting lungimirante. La tecnologia rivoluzionaria ha visto alcune sfide negli ultimi anni e non tutti i paesi hanno compiuto sforzi per aiutare il suo sviluppo.
Secondo Brisson, “la Francia sta sicuramente aiutando l’emergere di queste tecnologie con agenzie come BpiFrance , la Banca francese per gli investimenti pubblici e uno sportello unico per gli imprenditori e diversi sussidi per l’innovazione a livello regionale e nazionale. Detto questo, le iniziative a livello europeo avranno sicuramente un impatto maggiore, come Restore – un’azione molto ampia per terapie avanzate a livello dell’UE – nonché il sostegno dell’Agenzia europea per i medicinali “.
In molti modi, Poietis ha iniziato a cambiare il futuro della medicina rigenerativa e la produzione di tessuti viventi. Con gli usi nei cosmetici e nei test antidroga che stanno rapidamente diventando un’alternativa ai test sugli animali ovunque, l’azienda sta rapidamente diventando un nome familiare in Francia, spingendo i progressi della loro innovazione nei laboratori clinici e offrendo ai ricercatori più strumenti per superare efficacemente i limiti di bioprinting. Dovremo aspettare fino al 2021 prima che il primo impianto di tessuto bioprintato nei pazienti diventi realtà
