Han dirige la technologie organe-sur-puce au nouveau centre NIH de 15 millions de dollars

Par Amy Leifeste, Département de génie électrique et informatique, Texas A&M University

Depuis l’Antiquité, les animaux sont utilisés pour tester la sécurité des produits chimiques destinés à un usage humain. Mais les tests sur les animaux sont un processus lent, coûteux et éthiquement controversé, provoquant des goulots d’étranglement majeurs dans les évaluations de sécurité pour une liste toujours croissante de produits.

Dr. Arum Han, professeur de génie électrique et informatique et doyen associé à la recherche pour le College of Engineering de Texas A&M University, dirige les efforts de développement de la technologie organe-sur-puce au sein du nouveau centre de 15,3 millions de dollars soutenu par les National Institutes of Health (NIH), qui, selon lui, a le potentiel de réduire considérablement, voire de remplacer les tests sur les animaux à l’avenir.

Cet effort fait partie du New Approach Methodologies (NAMs) Decision Center récemment créé à Texas A&M. Han et son équipe travailleront aux côtés d’autres équipes au sein du laboratoire et à travers le pays pour faire progresser la technologie organe-sur-puce en se concentrant sur la modélisation des réponses biologiques humaines et l’amélioration des tests de toxicité chimique. Leur objectif est de réaliser des tests de sécurité chimique plus rapides, plus précis, moins coûteux et réduisant ou remplaçant l’utilisation d’animaux.

Ce financement est l’une des premières récompenses dans le cadre d’une initiative nationale appelée programme Complement-Animal Research in Experimentation (Complement-ARIE). L’initiative a été créée pour faire progresser les méthodes alternatives de test de toxicité, également connues sous le nom de NAMs. 

Qu’est-ce que la technologie organe-sur-puce ?

Les organes-sur-puce (OoCs) sont des dispositifs microfluidiques tapissés de cellules humaines vivantes qui imitent les réponses biologiques réelles. Également connus sous le nom de puces tissulaires, ces dispositifs de la taille d’une clé USB offrent une approche plus rapide et plus efficace pour évaluer la sécurité chimique que les tests traditionnels sur les animaux.

Les puces simulent les processus réels des organes humains et peuvent reproduire des fonctions biologiques complexes, comme des poumons qui respirent ou du sang qui coule dans un vaisseau. Une variété d’échantillons, y compris l’intestin, la peau et même le tissu cérébral, peuvent être testés simplement en les cultivant sur une puce en laboratoire. 

Lorsque les laboratoires développent un nouveau produit chimique ou médicament, ils s’appuient souvent sur des sujets animaux pour déterminer la toxicité, mais tester une large gamme de produits sur des animaux est extrêmement coûteux et long. Des obstacles juridiques surviennent également dans les juridictions où les tests sur les animaux sont interdits, en particulier dans l’industrie cosmétique.

Avec les systèmes de puces tissulaires, les chercheurs peuvent d’abord cribler les produits chimiques à l’aide de ces dispositifs imitant l’humain avant les tests finaux sur les animaux. Les produits hautement dangereux sont signalés par les puces avant même d’arriver aux tests animaux, rendant le processus plus rapide, moins cher, plus précis biologiquement et plus éthique. 

Utilisations pratiques de la technologie

La principale application de la technologie organe-sur-puce est de fournir une nouvelle façon plus efficace d’effectuer des tests de sécurité chimique et pharmaceutique. Avec ces puces, les entreprises peuvent identifier les composés toxiques tôt et éviter d’investir de l’argent dans des produits qui pourraient ne jamais être approuvés.

Une application secondaire consiste à les utiliser pour déterminer non seulement si quelque chose est toxique, mais pourquoi. Comprendre les mécanismes biologiques réels de la toxicité d’un produit chimique peut aider les chercheurs à commencer avec des alternatives plus sûres, plutôt que de le découvrir plus tard. 

Les principaux utilisateurs de cette technologie pourraient inclure les régulateurs, les fabricants, les toxicologues et les chercheurs étudiant la santé environnementale.

Le domaine d’intervention de Han

Alors que de nombreux laboratoires se concentrent sur la sécurité des médicaments, l’équipe de Han se concentre sur l’utilisation de la technologie pour les tests de toxicité chimique, s’appuyant sur le programme de toxicologie de Texas A&M reconnu à l’échelle nationale.

« Le programme de toxicologie de l’université, dont je suis fier d’être membre, a une longue histoire d’étude des produits chimiques environnementaux, c’est donc notre domaine d’intervention », a déclaré Han. « Dans notre projet, la puce tissulaire est un composant clé. Au lieu de nous fier entièrement aux tests sur les animaux, nous nous demandons si nous pouvons développer et déployer des systèmes organe-sur-puce capables de prédire avec précision la toxicité tout en étant rentables et en ayant un débit suffisant pour tester un grand nombre de produits chimiques d’intérêt. »

Les chercheurs du laboratoire de Han travaillent actuellement à étendre les capacités de la puce des tests de première ligne aux tests complets. En fin de compte, l’équipe espère que les systèmes organe-sur-puce fourniront les données robustes nécessaires pour réduire la dépendance aux tests sur les animaux tout en améliorant la capacité des chercheurs à évaluer la sécurité chimique.

Source : Texas A&M U