Cellules souches sanguines produites en grande quantité en laboratoire

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Les scientifiques ont produit de grandes quantités de cellules souches du sang (photo) en laboratoire.Crédit: Science Photo Library

Les chercheurs ont réussi à produire en laboratoire un grand nombre de cellules souches hématopoïétiques en utilisant un ingrédient étonnamment simple, présent dans la colle. Et lorsqu'elles ont été injectées à des souris, les cellules ont commencé à produire des composants clés du sang.

«Cette découverte est très inattendue et excitante», a déclaré John Dick, biologiste des cellules souches au Prince Margaret Cancer Center à Toronto, au Canada.

Si la technique peut être appliquée à l'homme, elle pourrait être utilisée pour cultiver des cellules souches sanguines destinées aux personnes atteintes de cancers du sang, tels que la leucémie, dont le système immunitaire a été endommagé par la chimiothérapie. Cette approche pourrait également constituer un moyen plus sûr de traiter les personnes souffrant de troubles sanguins, tels que la drépanocytose, qui doivent actuellement subir une procédure à risque avant de recevoir une greffe de moelle osseuse.

Les chercheurs tentent depuis des décennies de cultiver dans le laboratoire un grand nombre de cellules souches du sang «hématopoïétiques» (CSH), qui se régénèrent et donnent naissance à d’autres composants sanguins. Mais jusqu'à présent, personne n'avait été capable de produire le nombre nécessaire pour pouvoir effectuer une greffe fiable – ou commencer à produire des cellules sanguines – lorsqu'il était réintroduit dans le corps.

Le biologiste des cellules souches Hiromitsu Nakauchi, qui dirige des équipes à l’Université de Tokyo et à l’Université Stanford en Californie, rapporte dans La nature le 29 mai, comment son équipe a réussi à greffer des HSC chez des souris. Les chercheurs ont d'abord élargi un groupe de CSH de souris à près de 900 fois son niveau initial en un mois seulement, puis les ont repiqués sur un autre groupe de souris, où ils ont prospéré et se sont transformés en composants sanguins. "Cela a été mon but dans la vie", dit-il.

Habituellement, le système immunitaire d’un animal essaie de détruire les cellules du donneur qui ne correspondent pas au gène. C'est pourquoi les systèmes immunitaires doivent être éliminés ou supprimés avant la plupart des greffes. Mais lorsque Nakauchi a injecté les cellules à des souris en bonne santé avec un système immunitaire intact, les cellules ont prospéré, peut-être, dit-il, en raison du grand nombre de cellules introduites. Nakauchi travaille actuellement sur l’adaptation de la technique de croissance des CSH humaines.

L’étude offre la meilleure preuve à ce jour que les cellules souches hématopoïétiques développées en laboratoire peuvent survivre plus de quelques jours et se greffer lorsqu’elles sont réinsérées dans le corps, déclare George Daley, biologiste des cellules souches à la Harvard School of Medicine de Boston, dans le Massachusetts. travaillé sur l'expansion des HSC. «Ce sont des données impressionnantes», dit-il.

«Ce niveau d'expansion pourrait avoir un impact énorme sur la clinique», déclare Paul Frenette, hématologue au Collège de médecine Albert Einstein à New York.

Matériau magique

Les chercheurs qui cherchaient des moyens de cultiver un grand nombre de CSH en laboratoire avaient essayé d'utiliser des facteurs de croissance sans grand succès. Mais Nakauchi a découvert que les cellules ne survivaient pas à cause d’impuretés dans le milieu dans lequel elles se développaient, une protéine du sang humain appelée albumine. Selon Nakauchi, ces impuretés, principalement des protéines libérées par les cellules immunitaires, empêchent la croissance des cellules. «Combien d’argent, de temps et d’efforts ont été gaspillés à cause de ces impuretés!», Dit-il.

Nakauchi a examiné un groupe de polymères qui, à son avis, pourrait remplacer l'albumine, et a découvert qu'un composé synthétique appelé alcool polyvinylique (PVA), souvent utilisé dans les colles, faisait l'affaire. Le PVA a également été utilisé pour la culture d'embryons et de cellules souches embryonnaires. «C’est assez facile. Les gens peuvent aller à Safeway et obtenir de la colle », dit Nakauchi. Les versions de laboratoire de PVA fonctionnent mieux que celles du supermarché, dit-il, et le polymère, qui est utilisé dans les enrobages de comprimés, est considéré comme non toxique par les organismes de réglementation.

Connie Eaves, chercheuse sur les cellules souches et le cancer au laboratoire Terry Fox de Vancouver, au Canada, est enthousiaste à l'idée d'essayer cette technique. Mais Eaves avertit qu'il n'est toujours pas clair s'il fonctionnera avec des cellules humaines.

Les conclusions de Nakauchi pourraient attirer de nouveau l’attention sur une autre source de HSC. En 2017, Daley a reprogrammé les cellules de la peau humaine en cellules souches pluripotentes induites (iPS) qui se sont ensuite développées en cellules très proches des cellules souches du sang.. L’avantage d’utiliser des cellules iPS pour fabriquer des CSH par rapport à leur obtention par le biais d’une greffe de moelle osseuse d’un donneur est qu’elles peuvent être obtenues à partir de cellules propres du patient, ce qui supprime le besoin d’un donneur génétiquement apparié. Mais Daley a eu du mal à cultiver un grand nombre de ces cellules en laboratoire. La méthode de Nakauchi pourrait changer cela. «Si cette méthode est applicable aux cellules humaines, cela pourrait être très utile», dit-il.

Eviter le "conditionnement"

L’équipe de Nakauchi a également démontré que les souris pouvaient recevoir les CSH du donneur sans subir au préalable un processus de destruction ou de suppression de leur système immunitaire, appelé conditionnement.

Les personnes atteintes de troubles sanguins génétiques tels que la drépanocytose sont parfois traitées avec une greffe de moelle osseuse provenant d'un donneur. Étant donné que les donneurs, même leurs frères et sœurs, ne constituent pas une correspondance génétique, le patient doit d'abord subir un conditionnement pour empêcher son organisme de rejeter les cellules du donneur. Mais le conditionnement augmente le risque que les CSH du donneur attaquent les tissus de l’hôte, une maladie potentiellement mortelle. Cela peut également rendre les gens stériles et entraver la croissance des enfants.

L’idée de réduire le besoin de conditionnement en greffant une «méga-dose» de CSH est attrayante, mais nécessite des tests supplémentaires, tout d’abord chez la souris, puis chez l’homme, déclare Luigi Naldini, qui étudie la thérapie génique utilisant les CSH à l’hôpital San Raffaele de Milan, Italie.

Et si la technique de Nakauchi fonctionne avec des cellules humaines, les chercheurs pourraient également extraire les CSH des patients et utiliser des outils d’édition de gènes pour corriger toute mutation causant une maladie, avant de réintroduire les cellules dans les patients. Comme les cellules proviendraient du patient plutôt que d'un donneur non apparié, le conditionnement ne serait pas nécessaire, déclare Nakauchi.

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