Simplifier les cellules souches pour traiter la dégénérescence maculaire

En vieillissant, nos yeux aussi; Le plus souvent, cela inclut des changements dans notre vision et de nouvelles lunettes, mais il existe des formes plus graves de problèmes oculaires liés à l’âge. L’un d’eux est la dégénérescence maculaire liée à l’âge, qui affecte la macula – la partie arrière de l’œil qui nous donne une vision nette et la capacité de discerner les détails. Le résultat est un flou de la partie centrale de notre champ de vision.

La macula fait partie de la rétine, un tissu photosensible composé principalement des cellules optiques de l’œil : les cellules coniques et le bâtonnet photorécepteur. La rétine contient également une couche appelée épithélium pigmentaire rétinien (RPE), qui a de nombreuses fonctions importantes, notamment l’absorption de la lumière, le nettoyage des déchets cellulaires et le maintien de la santé des autres cellules oculaires.

Les cellules RPE nourrissent et maintiennent également les cellules photoréceptrices oculaires, c’est pourquoi une stratégie de traitement prometteuse pour la dégénérescence maculaire liée à l’âge consiste à remplacer les cellules RPE dégradées par de nouvelles cellules issues de cellules souches embryonnaires humaines.

Les scientifiques ont proposé plusieurs façons de convertir les cellules souches en RPE, mais il existe encore des lacunes dans nos connaissances sur la façon dont les cellules réagissent à ces stimuli au fil du temps. Par exemple, certains protocoles prennent quelques mois tandis que d’autres peuvent prendre jusqu’à un an. Cependant, les scientifiques ne savent pas exactement ce qui se passe pendant cette période.

Groupes de cellules mixtes

« Aucun des protocoles de différenciation proposés pour les essais cliniques n’a été examiné au fil du temps au niveau de la cellule unique – nous savons qu’ils peuvent fabriquer des cellules pigmentaires dans la rétine, mais la façon dont les cellules se développent dans cet état reste un mystère », Joel La Mano, PhD, chercheur dans le programme de recherche EPFL Independent Life Sciences (ELISIR), tel que rapporté dans un communiqué de presse.

« Dans l’ensemble, le domaine s’est tellement concentré sur le produit de la différenciation que le chemin emprunté a parfois été négligé », a-t-il expliqué dans le communiqué. Pour que le domaine progresse, il est important de comprendre les aspects de la dynamique de ce qui se passe dans ces protocoles. Le chemin vers la maturation peut être tout aussi important que l’état final, par exemple pour la sécurité du traitement ou pour améliorer la pureté des cellules et réduire le temps de production.

Tracez les cellules souches à mesure qu’elles se transforment en cellules RPE

La Mano a maintenant mené une étude avec le professeur Fredrik Lanner au Karolinska Institutet (Suède) pour profiler un protocole de différenciation des cellules souches embryonnaires humaines en cellules RPE qui sont en fait destinées à un usage clinique. Leurs travaux montrent que le protocole peut développer des thérapies à base de cellules souches sûres et efficaces pour la dégénérescence maculaire liée à l’âge. L’étude a été publiée et présentée sur la couverture du magazine ce mois-ci Rapports sur les cellules souches.

« Les méthodes standard telles que la PCR quantitative et l’ARN-seq en masse capturent l’expression moyenne des ARN de grandes populations de cellules », a déclaré Alex Lederer, doctorant à l’EPFL et l’un des principaux auteurs de l’étude dans un communiqué de presse. « Dans les populations de cellules mixtes, ces mesures peuvent masquer des différences critiques entre les cellules individuelles qui sont importantes pour voir si le processus se déroule correctement. »

Au lieu de cela, note le communiqué, les chercheurs ont utilisé une technologie appelée séquençage d’ARN unicellulaire (scRNA-seq), qui peut détecter tous les gènes actifs dans une cellule individuelle à un moment donné.

Considérez les pays intermédiaires

À l’aide de scRNA-seq, les chercheurs ont pu étudier l’ensemble du profil d’expression génique de cellules souches embryonnaires humaines individuelles grâce à un protocole de différenciation, qui prend au total soixante jours. Cela leur a permis de cartographier tous les transitoires au sein d’une population à mesure qu’ils se transforment en cellules pigmentaires rétiniennes, mais aussi d’améliorer le protocole et de supprimer la croissance des cellules non RPE, empêchant ainsi la formation de populations de cellules colorées. « L’objectif est d’empêcher les pools de cellules mixtes au moment de la transplantation et de s’assurer que les cellules au point final sont identiques aux cellules RPE d’origine de l’œil du patient », explique Lederer.

Ce qu’ils ont découvert, c’est que sur le chemin de devenir RPE, les cellules souches passent par un processus très similaire au développement embryonnaire précoce. Au cours de celle-ci, les cultures cellulaires ont adopté le « modèle foetal rotatif », le processus qui développe le tube neural du fœtus, qui deviendra son cerveau et ses systèmes sensoriels pour la vision, l’ouïe et le goût. Après ce schéma, les cellules souches ont commencé à mûrir en cellules RPE.

Tête à tête : greffe de cellules RPE dans un modèle animal

Mais le but du protocole de différenciation est de générer un pool pur de cellules RPE qui peuvent être transplantées dans la rétine des patients pour ralentir la dégénérescence maculaire. L’équipe a donc transplanté leurs populations de cellules surveillées par scRNA-seq dans l’espace sous-rétinien de deux lapins blancs néo-zélandais, que les scientifiques du domaine appellent un « modèle animal aux grands yeux ». L’opération a été réalisée après approbation par le comité d’éthique des animaux expérimentaux du nord de Stockholm.

Les travaux ont montré que le protocole produisait non seulement une population de cellules RPE pures, mais que ces cellules pouvaient continuer à mûrir même après transplantation dans l’espace sous-rétinien.

« Notre travail montre que le protocole de différenciation peut développer des thérapies sûres et efficaces à base de cellules souches pour la dégénérescence maculaire liée à l’âge », a déclaré Frederic Lanner, PhD, qui confirme actuellement que le protocole pourra bientôt être utilisé dans les cliniques. libération.

Parmi les autres contributeurs figurent Novo Nordisk A/S et l’Université de Californie à San Francisco.

référence

Sandra Petros Rurier, Alex R. Leader, Laura Paquet-Vidal, Iyad Duage, Belinda Panajil, Irina Khfeen, Monica Aronson, Hammurabi Bartoma, Magdalena Wagner, Andreas Wron, Pascalis Efstathopoulos, Elham Jabri, Yeni Willenbrook, J. Carlos Veliscosa, Helder Andre, Eric Sundstrom, Aparna Bahaduri, Arnold Kriegstein, Anders Kavanta, Joel La Mano, Frederic Lanner. Profilage moléculaire de la différenciation des cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes dérivées des cellules souches établie pour la traduction clinique. Rapports sur les cellules souches, 14 juin 2022. DOI : 10.1016/j.stemcr.2022.05.005