Microfluidique textile en gouttes pour le criblage d’organoïdes à haut débit. – DROMOS

Le projet combine deux innovations: d'une part, le fait d'effectuer un criblage de médicaments sur des sphéroides 3D (ici des sphéroides tumoraux ou «tumoroides«), dans un format de microfluidique de gouttes (gouttes fortement confinées ou «plugs«.; D'autre part, une méthode de babrication à bas coût de cartouches microfluidiques, combinant la microfluidique et les techniques de fabrication textile, pour la fabrication de canaux cylindriques. la méthode est validée par criblage de l'effet de drogues anticancéreuses sur des tumoroides de lignées cellulaires et de PDX.

Globalement, le projet avance selon l’agenda initialement prévu, avec même un peu d’avance sur certains postes. C’est notamment le cas du prototype, et des développements relatifs à la culture cellulaire, pour lesquels on a pu notamment établir des courbes de viabilité (IC50) en bonne cohérence avec les techniques conventionnelles. Les développements dans le domaine textile ont par contre abouti à des résultats contrastés : les technologies de tissage et le développement du pilote d’imprégnation ont bien avancé, et ont permis d’obtenir des « puces » pilotes. Cependant, on rencontre des difficultés au niveau de l’imagerie (milestones MS2, M18), gênée par les fibres, et de l’interfaçage.

On a décidé d’activer la « mitigation strategy » des « extruded tube arrays », prévue dans le programme, afin d’assurer un système opérationnel dans les délais. On a également basculé sur un contrôle d’écoulement par pompe à seringue (MS1, M18), pour maximiser la compatibilité avec la plateforme d’Inorevia, et donc les chances d’un produit commercial. Ces choix étaient prévus comme options (voir table 2 du projet), et ne constituent donc pas un changement majeur du contenu du projet. Pour le moment on n'envisage pas non plus de modification du calendrier. Les développements concernant l’imagerie en puces textiles sont continués en parallèle.

International conference : ITC Stutgart 2021 (on-line)
Quentin WATEL, Anissa KADDOUCHE, Ya ZHOU, Aurélie CAYLA, Fabien SALAUN, Jean-Louis VIOVY, François BOUSSU, Microfluidic Textile solution for cancer treatment detection, International textile Conference (on line), Stutgart, Germany, November 9 - 10, 2021

Les progrès de la génomique et de la biologie cellulaire nous révèlent peu à peu la complexité des mécanismes à l’origine des maladies et du vieillissement. L’application de ces connaissances nouvelles en santé pose cependant des défis technologiques de plus en plus grands. Cela ralentit les progrès, conduit à une explosion du coût de la recherche pharmaceutique (et donc des traitements), et rend de plus en plus difficile le choix du bon traitement devant la multiplication des options proposées. Avec les approches de médecine « de précision » ou « personnalisée », on cherche à sélectionner les traitements par une caractérisation de plus en plus détaillée de la pathologie de chaque patient, au niveau moléculaire et cellulaire.
Le projet DROMOS vise à la fois à aider au développement de traitements de plus en plus puissants et de plus en plus spécifiques, et à réduire leur coût, en combinant deux domaines technologiques innovants. Le premier est celui des « organoïdes », qui consiste à faire pousser à partir de cellules de patients ou de cellules souches des agrégats cellulaires tridimensionnels reproduisant la structure des tissus. On peut ensuite tester sur ceux-ci des médicaments, de façon plus sûre et moins coûteuse qu’avec les modèles animaux utilisés précédemment. Le second est celui de la microfluidique. Les systèmes microfluidiques peuvent être vus comme des « microprocesseurs » capables de manipuler de petits volumes de fluides, comme les microprocesseurs conventionnels manipulent l’information. Ils permettent d’augmenter considérablement le nombre d’analyses possibles à partir d’un échantillon. Malheureusement, le transfert de ces technologies dans la vie réelle a jusqu’ici été limité par leur coût et leur complexité. Le projet DROMOS vise à surmonter cette limitation, grâce à une innovation de rupture, la « microfluidique textile à canaux ouverts », qui permet de produire en masse et à bas coût par les technologies de l’industrie textile des composants comportant des architectures et des fonctionnalités microfluidiques complexes, DROMOS développera dans ce nouveau format une approche originale validée par une étude préliminaire, permettant de cultiver des centaines d’organoïdes au sein d’une multiplicité de gouttes générées dans la « puce » textile, et de tester chacun individuellement vis-à-vis d’une combinaison de médicaments différents. Cette approche pourra s’appliquer à la recherche fondamentale et pharmaceutique, puis à la médecine de précision.
Le projet développera un instrument permettant d’effectuer du criblage à haut débit, et les puces textiles qui lui serviront de consommables. Il inclut une étape de validation biologique et clinique, ainsi que le développement d’un instrument commercialisable pour transférer au plus vite les résultats de ce projet vers les patients et la société. La validation dans le cadre du projet concernera un problème spécifique de criblage pharmaceutique pour les cancers pédiatriques, mais la technologie de microfluidique textile, très générique, sera applicable à de nombreux autres problèmes biomédicaux, comme le diagnostic de maladies infectieuses, la médecine régénérative ou le suivi de patients par des « vêtements dit intelligents ».
Ce projet interdisciplinaire sera mené en étroite collaboration entre : le laboratoire de microfluidique MMBM, Institut Curie-CNRS-IPGG (Institut Pierre Gilles de Gennes, premier Institut Européen entièrement dédié à la microfluidique) ; le laboratoire GEMTEX de l’ENSAIT de Roubaix, Ecole Nationale Supérieure des Arts et Industries Textiles, un leader européen de l’innovation textile; le laboratoire de recherche clinique de l’Institut Curie/INSERM U380, qui développera les aspects biologiques et la validation clinique ; et enfin la startup d’instrumentation biomédicale INOREVIA, qui développera le prototype pré-industriel et préparera l’industrialisation et la commercialisation de la technologie après sa validation dans le cadre du projet.