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Comment s'assurer qu'une culture de cellules souches est exempte de cancer ?

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Disons que je prélève un échantillon de sang sur un adulte, que j'extrait les globules blancs et que je leur applique le processus décrit dans . En supposant que cela transforme réellement les globules blancs adultes en cellules souches, que je transfère ensuite dans une culture afin d'en faire croître une quantité arbitraire, comment puis-je m'assurer qu'à la fin cette culture est exempte de cellules souches cancéreuses ? Y a-t-il une dernière étape qui peut être appliquée qui éliminerait tous les CSC potentiels en ne laissant que des cellules saines dans la culture ?

Merci.


Il ne serait pas possible de différencier le SCC de la population normale de manière non invasive et de les sélectionner. Vous pouvez faire une analyse de l'expression d'une seule cellule pour dire si un CSC est présent dans une population ou non, mais il n'y a pas de méthode miracle pour les éliminer. Il existe également plusieurs oncogènes et certains d'entre eux sont également nécessaires au fonctionnement habituel des cellules souches. Les méthodes de type HAT ne pourront pas éliminer les cellules cancéreuses potentielles. En outre, les médicaments chimiothérapeutiques anticancéreux habituels affectent également d'autres cellules en croissance active.

Conclusion : impossible avec le niveau actuel de connaissances et de technologie.


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Conférence 23 : Cellules souches

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Conférence 21 : Développement - 1

Conférence 22 : Développement - 2

Conférence 24 : Système nerveux 1

Conférence 25 : Système Nerveux 2

Conférence 26 : Système Nerveux 3

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HAZEL SIVE : Je veux discuter avec vous aujourd'hui d'une question très actuelle et intéressante, qui est la notion de cellules souches. En fait, je vais discuter de deux choses, dont la première est un autre concept dont vous avez besoin, faisant suite aux concepts que nous avions dès le début du cours. J'ai l'impression que ce microphone-- Le premier est un concept dont vous avez besoin en plus de ceux avec lesquels nous avons commencé la conférence, et ensuite nous parlerons des cellules souches.

Alors aujourd'hui, nous parlerons de puissance, puis nous parlerons de cellules souches. La puissance, avec le destin, la détermination et la différenciation, est l'un de ces termes que vous devez connaître et que vous devez comprendre pour comprendre les cellules souches. La puissance fait référence au nombre de destins possibles qu'une cellule peut acquérir, au nombre de destins possibles ouverts à une cellule.

Et c'est un concept de développement très important car, en général, la puissance diminue avec l'âge et diminue à mesure que différentes parties de l'organisme se spécialisent. Donc, en général, la puissance diminue avec l'âge. Mais je vais le mettre ici, et nous explorerons cela plus en détail dans un instant, à l'exception de certaines cellules souches. Et nous n'avons pas encore défini de cellule souche, mais nous le ferons.

Quels types de puissances existe-t-il ? Il y a le grand, totipotent, où une cellule peut devenir tous les destins. Et il n'y a vraiment qu'une seule cellule qui peut faire cela chez l'animal normal, et c'est le zygote. Et chez la plupart des animaux, même lorsque le zygote ne devient que deux cellules ou quelques cellules, cette pleine puissance est perdue.

Et les cellules au contraire, dans l'embryon, sont multi ou pluripotentes, ce qui signifie qu'elles peuvent acquérir de nombreux destins, mais pas tous. Les cellules embryonnaires, en particulier dans l'embryon précoce, et de nombreuses cellules souches peuvent également devenir, sont également multipotentes ou pluripotentes. Et puis, au fur et à mesure que le temps passe, est-ce un coup de main ? Oui monsieur.

PUBLIC : Comment conciliez-vous le fait que les cellules humaines, nous pouvons les séparer. Même au stade de huit cellules.

HAZEL SIVE : C'est une excellente question. La question est de savoir comment concilier ce que je vous dis avec le fait que vous pouvez obtenir des sextuplés identiques, ou des octuplés en fait ? C'est une bonne question. C'est vrai. Chez différents animaux, les cellules embryonnaires très précoces sont parfois totipotentes jusqu'à un certain temps. D'ACCORD?

Et donc par exemple, en tatou, voici un morceau de, vous savez, fait pour vos poches arrière. Chez le tatou, l'embryon à huit cellules se divise presque toujours en huit cellules individuelles, dont chacune devient un bébé tatou. D'ACCORD? Ces cellules sont donc totipotentes.

Chez la souris, même au stade de deux cellules, les deux cellules de souris ne sont probablement pas aussi puissantes et elles ne sont pas totipotentes. Donc très, très rarement - presque jamais - avoir des souris jumelles identiques. D'ACCORD? C'est donc une de ces généralités. Et si vous me demandez, vous obtenez les détails sont un peu différents.

Au fur et à mesure que la restriction du destin cellulaire se poursuit, les cellules peuvent devenir bipotentes ou unipotentes, un ou deux destins leur étant ouverts. Et donc si nous regardons, en prenant ce concept, commençons maintenant la conférence sur les cellules souches. Vous allez avoir besoin de ce concept. Les cellules souches, je tiens à le souligner, quelles qu'elles soient, ont obtenu près de 3 000 visites hier sur Google Actualités.

C'est bien en deçà du baseball, qui en a obtenu 45 000. J'ai vérifié. Mais encore, vous savez, au fur et à mesure que les sujets scientifiques avancent, les cellules souches sont vraiment là-haut. Et ils sont sur les couvertures des magazines, encore et encore. Et nous parlerons plus de pourquoi c'est.

Voici un schéma-- ce n'est pas sur vos documents-- que j'ai dessiné pour vous. Ne nous y attardons pas. Mais passons maintenant au sujet numéro 2, qui intégrera ce concept de puissance et les concepts de destin, de détermination et de différenciation, et parlera des cellules souches. Et définissons, comme c'est notre habitude, ce qu'est une cellule souche.

Je pense qu'une cellule souche peut être définie comme une cellule de puissance variable qui a la capacité de s'auto-renouveler. Cellules de puissance variable qui peuvent s'auto-renouveler. Ils peuvent faire plus d'eux-mêmes. Malgré le battage médiatique, malgré les couvertures de Temps Magazine et presque à chaque première page de chaque journal à travers le monde, les cellules souches se trouvent normalement dans notre corps. Et normalement, comme nous allons l'explorer, ils sont utilisés pour l'entretien et la réparation d'organes, l'entretien et la réparation d'organes.

Mais la chose, vous savez, qui a excité tout le monde, c'est que vous pouvez en quelque sorte exploiter ces cellules à des fins thérapeutiques. Et que vous pouvez réparer ce que le corps ne peut pas, en étant intelligent, et en utilisant le pouvoir de ces cellules comme ils l'ont normalement, ou comme vous pouvez le leur donner. Et donc il y a cette question de thérapie et de cellules souches thérapeutiques, où l'idée, encore une fois, est que vous répareriez un organe endommagé en introduisant d'une manière ou d'une autre, en injectant ou en introduisant autrement, des cellules souches supplémentaires ou d'une manière ou d'une autre spéciales - que je vais abréger jusqu'ici comme SC - en introduisant des cellules souches supplémentaires dans un corps endommagé.

Est-ce que ça marche? Ça marche. Cela fonctionne pour le système hématopoïétique, comme dans les greffes de moelle osseuse. Et cela fonctionne également pour les greffes de cellules de la peau. Eh bien, mettons simplement les cellules de la peau. D'ACCORD. Les cellules souches de la peau peuvent être cultivées à partir de votre propre peau. Et dans le cas des grands brûlés, cela a vraiment sauvé d'innombrables vies. La technologie originale a commencé à être développée ici au MIT par le professeur Howard Green, qui est maintenant à Harvard.

Mais l'idée est de prendre votre peau et de la faire pousser sur quelque chose comme de la gaze ou une sorte de support solide, puis de couvrir un patient brûlé avec des couches de support sur lesquelles se trouvent des cellules souches. Et ces cellules souches aideront à combler les trous dans la peau laissés par la brûlure. Normalement, quand une blessure guérit, comme vous l'avez sûrement remarqué, elle guérit sur les côtés. La seule façon dont une plaie peut guérir est de côté.

Et si c'est une grosse blessure, ça peut prendre très, très longtemps pour guérir. Et vous pouvez contracter des infections et ainsi de suite pendant que le processus de guérison se poursuit. Donc, ensemencer l'intérieur d'une plaie avec des cellules souches qui peuvent démarrer le processus de régénération de la peau et sceller le corps contre les infections, cela a été incroyablement utile. Et nous parlerons plus en détail des greffes de moelle osseuse dans un instant.

D'ACCORD. Nous avons parlé précédemment de ce processus par lequel les cellules décident, sont indécises au départ, elles décident de ce qu'elles vont devenir. Et puis ils se différencient dans leur fonction finale. Les cellules souches s'intègrent dans cette litanie quelque part entre le stade de l'engagement et le stade de la différenciation. Et dans ce schéma, ces multiples flèches sont là pour une raison.

Il y a plusieurs étapes entre l'engagement et la différenciation. Et quelque part en cours de route, un groupe de cellules avec des capacités dont nous allons parler, quitte cette lignée et s'assoit et attend, partiellement déterminé, afin qu'il puisse continuer et fabriquer des cellules plus différenciées lorsqu'elles sont nécessaires. Et j'y ai ajouté la chronologie de la puissance, diminuant avec l'âge, de l'animal en développement.

Mais schématisons la notion de cellules souches au tableau. Les cellules souches se divisent généralement lentement. En voici un. C'est une puissance variable. Il peut être multipotent. Il peut être bipotentiel. Et c'est un peu engagé, ce qui est un concept un peu difficile.

Parce que la dernière fois, nous avons parlé d'engagement contre un engagement. Mais maintenant, je vous dis que quelque chose peut être quelque peu engagé. Et cela nous amène à ces multiples flèches qu'il y avait au fur et à mesure que les cellules progressent dans leurs décisions de destin, elles changent leur signature moléculaire et elles deviennent vraiment de plus en plus proches d'une cellule qui a pris une décision.

Mais c'est un peu comme, vous savez, si vous envisagez d'aller à l'école de médecine ou d'aller à l'université en bio-ingénierie, vous savez, vous avez décidé que ce serait l'un ou l'autre, mais vous n'avez pas décidé lequel. Vous êtes un peu engagé. Et puis, lorsque vous prenez la décision d'aller aux études supérieures, vous vous êtes maintenant engagé. D'ACCORD? Donc la cellule fait le même genre de notion là-bas.

Voilà votre cellule souche, à puissance variable. Sous le bon stimulus, cette cellule souche se divisera pour donner naissance à deux cellules différentes. L'une est une autre cellule souche. Et l'autre est quelque chose que nous appellerons un ancêtre. L'ancêtre est plus engagé que la cellule souche. La cellule progénitrice va continuer et se diviser, généralement beaucoup.

Les géniteurs se divisent rapidement. Et leur descendance finira par se différencier en un ou plusieurs types de cellules différents, peut-être une cellule à rayures, un type de cellule tachetée et un type de cellule avec des gribouillis. Et voici donc les types cellulaires différenciés. Et le nombre de cellules différenciées différentes qui sort de ce processus est le reflet de la puissance de la cellule souche. D'ACCORD?

Vous avez donc ici ces progéniteurs. L'idée est que ces progéniteurs auront une puissance similaire. Mais comme je vais vous le montrer, il y a toute une variation à ce sujet. Mais ici, le nombre de types cellulaires différenciés, le nombre de types cellulaires reflète la puissance de la cellule souche. D'ACCORD?

Ce type de diagramme est appelé diagramme de lignage. Il vous dit ce qu'est - non seulement le destin final de la cellule, il vous dit quelque chose sur les progrès vers ce destin final. Ainsi, une lignée peut être définie comme l'ensemble des types cellulaires issus d'une cellule souche ou d'un progéniteur.

Parlons de la découverte des cellules souches, car c'est quelque chose qui a vraiment été essentiel pour aider à comprendre s'il y avait ou non un moyen par lequel le corps se réparait normalement. Il était clair qu'au début du développement, il y avait beaucoup de divisions cellulaires et de nombreux changements. Des types de cellules se sont formés et des organes se sont formés. Mais il n'était vraiment pas clair chez l'adulte combien il y avait de réparation, combien il y avait de renouvellement des tissus, et vraiment quel était l'ensemble du processus dynamique de maintien de l'adulte.

Et la découverte des cellules souches a eu lieu parce que les gens ont regardé combien de temps les cellules vivaient. Et ce qu'ils ont trouvé a été trouvé en utilisant un test de renouvellement qui mesure la demi-vie des cellules. Et ils ont découvert que dans presque tous les organes, en fait, probablement dans tous les organes, les cellules ne vivaient pas éternellement. Ils se sont retournés. Ils sont morts. Et ils ont été remplacés par de nouvelles cellules.

Et ce test de renouvellement impliquait qu'il y avait une sorte de remplacement. Et les cellules faisant le remplacement étaient appelées cellules souches. Vous trouvez cela par un essai d'impulsion/poursuite, que nous reviendrons sur votre document dans un instant. Et ce qui a été trouvé était vraiment variable pour différents organes.

Premièrement, tous les organes, environ, présentent un retournement cellulaire. Les globules rouges ont une demi-vie d'environ 120 jours. Il y a beaucoup de globules rouges dans votre corps. Et en fait, cela implique qu'il y a environ 10 à 7 nouveaux globules rouges fabriqués par jour. Dans votre intestin, la demi-vie des cellules est de trois à cinq jours, dans l'intestin grêle. Et les cheveux sur la tête ont une demi-vie d'environ quatre ans. C'est donc variable pour différents types de cellules.

Si vous regardez votre premier document, il schématise un essai d'impulsion/poursuite où une population cellulaire est étiquetée avec un analogue de nucléotide. C'est un nucléotide normal, mais il contient du brome. Et il agit comme la désoxythymidine, s'incorpore dans l'ADN, et vous donnez juste une courte impulsion de cet analogue de nucléotide. Ainsi, seules certaines des cellules sont étiquetées. Et vous ne le donnez que pour une courte période.

Vous obtenez donc une population de cellules étiquetées. Et puis vous arrêtez l'étiquetage en ajoutant beaucoup de thymidine non étiquetée, et c'est ce qu'on appelle une chasse. Et vous suivez les cellules pendant cette longue période de poursuite. Et puis vous pouvez regarder et voir ce qui arrive à ces cellules que vous avez initialement étiquetées sur une très courte période.

Et donc dans cet exemple, j'ai quatre cellules initialement étiquetées. Au fil du temps, il ne reste plus que deux cellules. Et si vous mesurez le temps nécessaire pour passer de quatre cellules à deux cellules, vous pouvez atteindre la demi-vie de cette population cellulaire. D'ACCORD?

Vous pouvez également - si vous n'avez pas de document pour cela, regardez simplement sur l'écran - vous pouvez également suivre la population cellulaire étiquetée et voir ce que deviennent ces cellules. Et vous pouvez voir qu'ils continuent à se différencier en tant que types cellulaires particuliers. C'est donc une sorte de façon d'étiqueter la lignée de ces cellules. Et c'est utile aussi.

C'était la théorie derrière la définition des cellules souches. Mais à quoi ressemble une cellule souche et comment en isoler une ? Il s'avère que c'est vraiment difficile. L'isolement et le dosage dans les cellules souches adultes sont donc très, très rares. Et c'est l'un des problèmes liés à l'utilisation de cellules souches pour la thérapie. Ils sont très peu nombreux et difficiles à isoler.

Les cellules souches hématopoïétiques représentent environ 0,01 % de la moelle osseuse, où résident les cellules souches et où résident les précurseurs de votre sang total et de votre système immunitaire. La façon dont cela a été traité était par une technique vraiment intelligente qui a l'acronyme de FACS. Je vais vous donner une diapositive dans un instant. Il signifie tri cellulaire activé par fluorescence. Nous passerons à une diapositive dans un instant afin que nous n'ayons pas à l'épeler.

Et l'idée derrière FACS est que vous étiquetez les cellules souches. Et vous vous demandez peut-être avec quoi les étiqueter. Mais vous les étiquetez généralement via leurs protéines de surface cellulaire avec une sorte d'étiquette, souvent une étiquette d'anticorps. Et puis vous pouvez utiliser cette étiquette pour leur donner des couleurs différentes. Et vous pouvez ensuite les trier, cellule par cellule, via le trieur de cellules activé par fluorescence spéciale.

Triez les cellules individuelles, puis vous pouvez analyser des cellules individuelles ou de petits groupes pour les propriétés des cellules souches. Regardons une diapositive sur le fonctionnement du FACS, le trieur de cellules activé par fluorescence. Non, ne le faisons pas. J'ai vraiment pris de l'avance sur moi-même ici. Et je vais y retourner parce que je veux vous montrer ça. Accrochez-vous à cette pensée et revenons à cette notion d'essai d'impulsion/poursuite. J'avais oublié que j'avais ça ici. C'est vraiment important.

Il s'agit d'un dosage pulse/chase des cellules intestinales. Et donc votre intestin grêle se trouve à l'intérieur de votre ventre. Et si vous regardez son anatomie, il contient de nombreux tubes dont la surface est pliée pour augmenter la surface d'absorption des aliments. Et si vous regardez ces plis, ils sont très serrés. Ainsi, vous obtenez une augmentation de surface énorme.Et les cellules de ces plis qui absorbent les aliments se renouvellent tous les trois à cinq jours. C'est de ceux-là dont je parlais.

Donc, si vous faites exploser l'un de ces plis, qui s'appelle une villosité, il y a la partie qui dépasse dans la cavité, dans la lumière de l'intestin grêle. Et puis il y a cette partie qui plonge dans la paroi de l'intestin, qui s'appelle une crypte. Les cellules souches se trouvent quelque part à la base de la crypte. On ne sait pas exactement où.

Mais l'idée est que quelque part au fond de cette crypte se trouvent ces cellules souches qui, dans des conditions spécifiques, vont commencer à proliférer. Et ils vont monter dans les villosités et remplacer les cellules villiculaires qui meurent. Vous pouvez surveiller cela en faisant une expérience d'impulsion/poursuite. Voici donc la crypte. Et ils ont donné, dans cette expérience, une impulsion de thymidine a été donnée. Et vous regardez en quelque sorte au temps 0, juste après que le pouls de thymidine ait été donné.

Ici les cellules, les cellules noires sont dans la crypte. Ils sont étiquetés. Et puis si vous regardez dans le temps, vous pouvez voir que ces cellules noires s'éloignent de la crypte. Ils montent dans les villosités. Et ici, ils sont en fait juste au-dessus des villosités, remplaçant les cellules qui se retournaient. C'est donc une très belle démonstration d'un essai d'impulsion/poursuite.

D'ACCORD. Nous pouvons maintenant passer à notre trieur de cellules activé par fluorescence. L'idée est que vous prenez un mélange de cellules -- vous n'avez pas cela sur votre document, regardez simplement sur l'écran -- les cellules sont marquées avec des anticorps fluorescents. Et vous les mettez dans un réservoir et un générateur de gouttelettes. Et les cellules tombent de ce réservoir, une à la fois.

Et lorsqu'ils abandonnent, ils passent devant un laser. Et vous pouvez régler le laser sur les longueurs d'onde que vous voulez. Il excite les cellules. Et si les cellules émettent dans la longueur d'onde particulière qui vous intéresse, le détecteur le détectera. Et puis cela donne en fait une charge à la cellule que c'est la fluorescence correcte. Et au fur et à mesure que les cellules tombent, les cellules de la bonne couleur sont déviées par une charge électrique. Et différentes cellules de couleur peuvent être collectées dans différents flacons.

D'ACCORD? Cela fonctionne vraiment. C'est une machine fantastique. Vous pouvez collecter des cellules environ, vous savez, vous pouvez collecter des millions de cellules par heure. C'est assez rapide. Mais vous le faites une cellule à la fois. Et de cette façon, vous pouvez isoler des cellules qui ont des propriétés de cellules souches. D'ACCORD.

Vous avez donc utilisé votre machine FACS. Vous avez des cellules qui semblent avoir des propriétés de cellules souches. Et maintenant, regardons les dosages qui peuvent être utilisés. Et il y a trois tests que vous devez savoir. L'un est un essai de repeuplement pour tester la cellule souche.

Et il s'agit d'un test de transplantation où vous transplantez des cellules test, des cellules souches test, dans l'adulte. Et vous avez retiré de l'adulte des cellules endogènes qui pourraient être en compétition avec ces cellules souches. Cela inclurait les cellules souches. Nous allons parcourir une diapositive dans un instant. Je vais les lister ici.

Un autre est un test d'induction in vitro, où vous allez prendre des cellules isolées et vous allez les traiter avec divers inducteurs, diverses molécules de signalisation, et vous allez tester et voir quel destin ces cellules peuvent acquérir. Et un troisième essai s'appelle un essai d'incorporation d'embryons, où vous allez prélever des cellules qui peuvent être des cellules souches, et vous allez les tester dans un embryon chimérique.

Parcourons vos prochaines diapositives pour discuter de chacun de ces points. Les greffes de moelle osseuse ont valu un prix Nobel en 1990 à E. Donnall Thomas et Joseph Murray. C'est une technique qui a sauvé des millions de vies, et voici comment cela fonctionne chez une souris. Vous prenez la souris et vous irradiez la souris pour détruire la moelle osseuse et les cellules souches associées à la moelle osseuse. Si c'est une personne, pour détruire la moelle osseuse brûlée malade.

Et puis vous remplacez cette moelle osseuse par de la moelle osseuse normale soit pour essayer d'améliorer la personne, soit dans ce cas, pour tester quelque chose sur les cellules souches. La souris ou la personne irradiée mourrait, mais la moelle osseuse normale fera vivre la souris. Et si vous avez mis des cellules souches dans cette souris, vous pouvez commencer à les extraire de cette souris dont vous avez sauvé la vie, et isoler davantage de cellules souches.

Ces types de tests ont conduit à la définition de la cellule souche hématopoïétique. C'est ici. C'est une cellule souche pluripotente qui donne naissance à tous ces différents types de cellules, les cellules immunitaires et toutes les cellules sanguines. C'est une cellule souche très, très puissante. Et la capacité de faire ce diagramme et de dire qu'il y avait une seule cellule qui a donné naissance à toutes ces différentes lignées était due à un test de titrage où vous pouviez prendre ces cellules souches hématopoïétiques putatives qui étaient difficiles à isoler - et toujours ' t été isolés dans leur pureté--mais vous pouvez les titrer vers le bas.

Et vous pouvez introduire ce que vous pensez être une cellule souche, 10 cellules souches, 100 cellules souches, et ainsi de suite, dans une souris irradiée, et demander combien de cellules souches faut-il pour repeupler l'ensemble du système sanguin et du système immunitaire. Et il s'avère que vous devez mélanger ces cellules avec des cellules porteuses, sinon cela ne fonctionne pas. Mais il s'avère qu'une cellule peut repeupler tout le système hématopoïétique, ce qui est vraiment extraordinaire, et a conduit au schéma que je vous ai montré dans la diapositive précédente.

D'ACCORD. Voici un autre essai. Il s'agit d'un test d'induction in vitro. Et l'idée ici est que vous commencez avec quelque chose, que vous pensez être des cellules souches, selon divers critères. Et puis pour tester ce que ces cellules peuvent faire, vous les mettez dans des boîtes de culture tissulaire en plastique, et vous ajoutez des nutriments et ainsi de suite pour permettre aux cellules de se diviser. Et puis vous ajoutez des inducteurs.

Et vous vous souvenez de quelques conférences, les inducteurs ne sont que des ligands pour divers systèmes de signalisation. Vous pouvez ajouter un facteur de croissance des fibroblastes à celui-ci et de l'acide rétinoïque à celui-ci, puis vous demandez ce qui arrive aux cellules. Ils continueront, en général, à se différencier en différents types cellulaires. Et selon ce en quoi elles se différencient, vous pouvez dire quelque chose sur la puissance de ces cellules souches putatives. Vous ne pouvez pas tester si ce sont vraiment des cellules souches, mais vous pouvez dire quelque chose sur leur puissance.

Vous pouvez faire une expérience similaire, mais dans une souris entière. La souris est faite de, l'embryon est fait d'une partie de l'embryon très précoce appelée la masse cellulaire interne. Et vous pouvez injecter des cellules souches étiquetées et putatives dans un embryon de souris précoce, dans cette partie de la masse cellulaire interne de l'embryon, la mettre dans une mère, une mère receveuse, puis demander ce qui en sort, quel type d'embryon en sort traiter.

Et si vous voyez que le bébé qui sort de cet embryon chimérique a un foie vert, des oreilles vertes et des moustaches vertes, vous saurez que ces cellules que vous avez mises dans l'embryon chimérique, avec lesquelles vous avez fabriqué l'embryon chimérique, avaient la capacité de donner du foie, des oreilles et des moustaches. D'ACCORD? Il s'agit donc d'un test puissant pour, encore une fois, examiner la puissance des cellules, et non, dans ce cas, la nature des cellules souches des cellules.

L'une des caractéristiques des cellules souches est que vous ne voulez qu'elles fonctionnent que lorsque vous voulez qu'elles fonctionnent. Si vous vous coupez, dans le processus normal de maintien de votre foie à la bonne taille, dans le processus normal de maintien de votre muscle cardiaque correct, vous voulez que vos cellules souches fonctionnent et gardent tout homéostatique. Vous ne voulez pas qu'ils se divisent de façon incontrôlable, car vous aurez alors un cancer.

Et donc quelque chose doit contrôler ce que font les cellules souches et quand elles le font. Et c'est une question de régulation et de notion de niche de cellules souches. Les cellules souches sont maintenues au repos, généralement en G0 dont nous avons parlé dans la conférence sur le cycle cellulaire. Et ils sont maintenus au repos par les signaux des cellules environnantes.

Donc leur interaction cellule-cellule, et par les signaux des cellules environnantes. Et ceux-ci reçoivent un nom spécial par les biologistes des cellules souches. Ils ne sont pas si spéciaux, mais on leur donne un nom spécial. On les appelle des cellules de niche, ou la niche. D'ACCORD? Ce ne sont que des cellules environnantes qui sécrètent des signaux.

Sur une sorte d'activation -- vous vous coupez, votre organe a normalement besoin d'être réparé -- les choses changent. Ainsi, lors de l'activation, par une sorte d'entrée environnementale - locale ou moins locale - les cellules de niche induisent la division des cellules souches. Et ils font cela -- et ils induisent les cellules souches à se diviser en une cellule souche plus un progéniteur, qui fait ensuite toutes les choses que j'ai schématisées que font les progéniteurs, sur le premier tableau. Et les cellules de niche le font parce qu'elles ont changé leur signalisation.

C'est encore une autre utilisation, ou une utilisation très voisine, de la notion de signalisation cellule-cellule dans le contrôle de la vie. Voici un schéma. Voici des cellules de niche. Vous n'avez pas ça. Il suffit de regarder sur l'écran. Cellules environnantes, maintenant les cellules souches silencieuses. Lorsqu'il y a un apport environnemental, les cellules de niche changent. Ils activent les cellules souches pour se diviser et former plus de cellules souches et de cellules progénitrices.

Un exemple vraiment fantastique de niche et d'interaction entre les cellules souches et la niche se trouve dans les cheveux. C'est de ma collègue Elaine Fuchs chez Rockefeller, qui depuis de nombreuses années a découvert que dans le follicule pileux - c'est le poil qui dépasse de la peau - dans le poil, il y a un petit groupe de cellules d'un côté de la tige du cheveu appelée les cellules bombées, et ces cellules bombées sont les cellules souches.

Ses chercheurs ont isolé ces cellules bombées et ont fait l'expérience suivante pour montrer qu'il s'agissait de cellules souches capillaires. Il existe une sorte de souris appelée souris nue qui a un très mauvais système immunitaire. C'est donc utile pour les expériences sur le système immunitaire. Mais il n'a pas non plus de cheveux. Et vous pouvez faire une greffe dans cette souris de ces cellules bombées. Et vous obtenez de petites touffes de poils qui poussent là où le reste de la souris est nu.

Et vous avez fait une expérience minutieuse où vous avez étiqueté les cellules dans lesquelles vous avez transplanté afin que vous puissiez montrer qu'elles provenaient réellement du tissu transplanté et non de la souris, le tissu de la souris nude. Et vous pouvez le faire parce que vous les avez étiquetés avec GFP et ils sont verts. Alors ce sont les cheveux verts. Et cela vous montre que ces cellules bombées sont des cellules souches.

Pendant la vie d'un cheveu -- vos cheveux ont une vie, nous avons parlé de quatre ans sur votre tête -- pendant la vie d'un cheveu, les cellules renflées et les cellules de niche sont à des endroits différents. Et selon qu'ils se touchent ou s'éloignent l'un de l'autre, il y a induction ou non de la pousse des cheveux. Donc, à un stade particulier du cycle pilaire - c'est ce qu'on appelle le cycle pilaire, regardez en bas de l'écran ici - les cellules renflées et un groupe de cellules appelé papille dermique qui se trouve juste au bas de la tige pilaire se touchent.

Et à ce stade, une voie de signalisation particulière appelée voie Wnt est activée. Et ces cellules de la papille dermique disent aux cellules renflées de commencer à se diviser et de commencer à fabriquer une nouvelle tige capillaire. Après cela, les cellules renflées s'éloignent des cellules de la papille dermique. Les voici pendant la croissance, la période de croissance. Vous voyez le renflement et les cellules de la papille dermique ne se touchent plus.

À ce stade, les cellules souches deviennent quiescentes. Et il y a suffisamment de cellules progénitrices dans la tige pilaire pour vous donner la formation des cheveux. Et puis les cellules souches restent au repos jusqu'au début du cycle pilaire suivant et elles entrent à nouveau en contact avec la papille dermique et commencent à fabriquer de nouveaux cheveux. C'est une très belle histoire qui nous a montré assez clairement comment les cellules de niche peuvent contrôler ces cellules souches.

D'accord. Passons donc les dernières minutes à parler de thérapeutique. Voici le rêve. Vous savez, le rêve est que vous ayez une population de cellules souches pour chaque organe du corps, y compris des choses comme les membres, de sorte que si votre membre est sectionné ou si votre cœur devient vraiment malade ou si votre moelle épinière est blessée et que vous ne pouvez pas marcher plus, que vous pouvez simplement injecter à un patient les bonnes cellules souches et tout est réparé.

C'est le rêve. Et c'est vraiment le Saint Graal de ce que des milliers et des milliers d'enquêteurs recherchent. Et elle est privilégiée par les greffes de moelle osseuse, qui sont vraiment très réussies. Il s'avère que c'est un peu difficile. C'est difficile parce que ces cellules souches adultes sont vraiment rares. Les cellules souches hématopoïétiques sont spéciales parce qu'elles sont en quelque sorte liquides. Ce sont des cellules individuelles. Ils ne sont attachés à rien. Et ils sont relativement faciles à identifier.

Mais d'autres cellules souches sont très difficiles. L'idée est donc d'injecter des cellules souches pour réparer un organe endommagé. Vous avez besoin de cellules souches de la puissance correcte, sinon vous n'allez pas réparer l'organe spécifique. Mais les cellules souches adultes sont très rares.

Et donc la quête a été de trouver une sorte de substitut aux cellules souches adultes. Et ces substituts sont disponibles en deux saveurs. L'une est constituée de cellules souches embryonnaires, en abrégé, les CSE. Les cellules souches embryonnaires sont des cellules qui se développent à partir de la masse cellulaire interne d'un embryon de mammifère précoce. Et vous pouvez faire croître à partir de ces groupes de cellules qui continueront à croître en laboratoire pendant une longue période et auront une puissance variable.

Ainsi, les cellules souches embryonnaires sont dérivées de la masse cellulaire interne d'un embryon de mammifère précoce - humain dans le cas de l'humain. Et vous développez des lignées dites ESC, ce qui signifie que ces cellules se développent en continu en culture. Et chaque lignée de cellules souches embryonnaires a une puissance unique et peut être utilisée pour faire différentes choses, en termes de réparation théorique.

Si vous regardez votre prochain document, l'idée est que vous prenez cette masse cellulaire interne, vous plaquez les cellules comme des cellules individuelles, elles grandissent et grandissent et grandissent. Et si vous les traitez avec divers inducteurs, vous pouvez les faire devenir des progéniteurs cardiaques ou neuronaux, les injecter aux animaux et les rendre meilleurs. Il y a quelques problèmes avec les cellules souches embryonnaires. Et les problèmes sont doubles.

L'une est éthique en ce sens que vous devez récolter des embryons humains. Vous devez obtenir et récolter des embryons humains pour obtenir ces lignées de cellules souches humaines. Et actuellement, vous n'êtes vraiment pas autorisé à faire beaucoup de travail sur les embryons humains pour obtenir des cellules souches humaines.

Mais la seconde, même si vous l'étiez, est que ces cellules ne sont pas autologues. Ils ne correspondent pas à la personne dans laquelle vous les mettez. Ils ne correspondent pas au système immunitaire du receveur. Et donc ils seront rejetés. Et c'est la même chose qu'une greffe d'organe. Vous avez beaucoup de problèmes de rejet.

Donc, la dernière chose qui est très excitante et merveilleuse et qui pourrait être très utile, c'est l'utilisation de choses appelées cellules IPS, dans lesquelles vous convertissez des cellules adultes en cellules souches. Et vous le faites, comme je vais vous le dire, en leur ajoutant des facteurs de transcription. L'avantage de ceux-ci est qu'ils sont des cellules autonomes. Vous pouvez les faire vous-même.

L'inconvénient est qu'ils ne sont vraiment pas prouvés. Et il y a encore, je dirai juste, beaucoup de problèmes. Mais il y a beaucoup de gens, y compris certains des meilleurs chercheurs au monde, qui travaillent sur ces cellules IPS.

Alors regardez votre dernier document. Nous y supprimerons nos rappels de calendrier intéressants. Les cellules différenciées adultes, qui sont unipotentes, peuvent être traitées avec trois ou quatre facteurs de transcription. Et trouver ces facteurs de transcription est la clé. Et une fois que vous exprimez ces facteurs de transcription dans ces cellules adultes, comme par magie, elles deviennent des cellules souches. C'était vraiment magique.

Vous pouvez tester la puissance de ces cellules souches de la même manière que nous en avons discuté. Et le professeur Yamanaka au Japon et le professeur Jaenisch ici ont montré que ce sont vraiment des cellules très puissantes. Et ce sont les promesses de l'avenir. Et nous nous arrêterons là et nous rencontrerons vendredi.


Bill Branson/Creative Commons

Le traitement du sarcome d'Ewing commence généralement par une chimiothérapie, puis une intervention chirurgicale pour enlever le cancer par la suite.

Les enfants et les adolescents atteints de sarcome d'Ewing métastasé ont un taux de survie inférieur à ceux dont les cellules cancéreuses restent au site de la tumeur primaire.

Cependant, une nouvelle découverte par des chercheurs de la Fondation St. Baldrick et de l'Université de la Colombie-Britannique offre l'espoir que le cancer pourra être empêché de se propager à d'autres parties du corps.

Les scientifiques ont découvert que ces cellules cancéreuses spécifiques activent un bouclier protecteur pour se défendre tout en circulant dans la circulation sanguine, à la recherche de nouveaux emplacements pour se développer.

"Ce que nous avons découvert, c'est que les cellules du sarcome d'Ewing sont capables de développer une réponse antioxydante qui les protège et leur permet de survivre tout en circulant. C'est semblable à une personne dans l'Arctique qui doit mettre un épais manteau avant de sortir. S'ils ne se protègent pas, ils sont exposés à des conditions dangereusement difficiles dans lesquelles ils pourraient ne pas survivre », a déclaré l'auteur principal, le Dr Poul Sorensen, scientifique à BC Cancer et professeur de pathologie et de médecine de laboratoire à l'Université de la Colombie-Britannique.

"Ce qui est passionnant dans cette étude, c'est que si nous pouvons cibler les cellules en circulation, nous pourrons peut-être empêcher la formation de métastases. C'est donc le très grand objectif de cette recherche.

Le sarcome d'Ewing est une forme agressive de cancer des os qui peut être fatale s'il n'est pas détecté suffisamment tôt. Les tumeurs se développent dans les os ou les tissus mous entourant les os des jambes, du bassin, des côtes, des bras ou de la colonne vertébrale.

Lorsque ces cellules cancéreuses métastasent, elles se propagent généralement aux poumons, aux os ou à la moelle osseuse. Bien qu'il soit très rare - environ 250 enfants et jeunes adultes aux États-Unis reçoivent un diagnostic de sarcome d'Ewing par an - il s'agit du deuxième cancer des os le plus courant dans cette population.

Bien que le sarcome d'Ewing ne soit pas un cancer héréditaire, il implique des modifications chromosomiques qui surviennent après la naissance. La constitution génétique et le développement prénatal d'un enfant déterminent s'il l'aura, selon le St. Jude Children's Research Hospital.

Les symptômes les plus courants comprennent un gonflement et une douleur autour du site de la tumeur, une faible fièvre, de la fatigue, une perte de poids, des douleurs osseuses qui s'aggravent pendant l'exercice ou la nuit et la boiterie. Le défi d'obtenir un diagnostic rapide est que ces symptômes sont souvent d'abord attribués à des douleurs de croissance, une infection ou une autre condition médicale.

Soixante-dix pour cent des enfants atteints de ce cancer sont guéris en utilisant les approches thérapeutiques actuelles, généralement la chimiothérapie d'abord, puis la chirurgie pour enlever le cancer par la suite. Si le cancer se propage cependant, le taux de survie est inférieur à 30 %.

Toutes les cellules cancéreuses ne sont pas capables de devenir métastatiques. Des recherches antérieures ont montré qu'il pourrait y avoir des raisons génétiques pour lesquelles certaines tumeurs mutent et se propagent alors que d'autres ne le font pas.

L'étude, publiée dans Cancer Discovery, a montré que lorsqu'un gène naturel situé à la surface des cellules cancéreuses, appelé IL1RAP, est activé, il permet aux cellules de créer un bouclier protecteur qui facilite leur propagation.

Le gène est rarement exprimé dans les tissus normaux et, pour cette raison, les chercheurs pourront développer des traitements qui ciblent les protéines sans endommager les cellules non cancéreuses, a expliqué le Dr Haifeng Zhang, boursier postdoctoral de l'Université de la Colombie-Britannique à Sorensen. Laboratoire 39s à BC Cancer.

Les chercheurs travaillent sur le développement d'anticorps qui peuvent cibler le gène.

Sorenson a déclaré que leur étude montre que ces anticorps se lient à l'extérieur de la cellule, la tuant en fait. Les chercheurs espèrent avoir un nouveau traitement immunothérapeutique pour le sarcome d'Ewing prêt pour les essais cliniques dans un an ou deux.

D'autres études examinent également si ce comportement de protection est utilisé par d'autres types de cellules cancéreuses, notamment la leucémie myéloïde aiguë, le mélanome, l'adénocarcinome pancréatique, les tumeurs du système nerveux central et certains types de cancer du poumon et du sein.

Les pédiatres exhortent les parents à s'assurer que leurs enfants et adolescents subissent des examens réguliers et qu'ils fassent le suivi de toute référence à des spécialistes. Lorsque le sarcome d'Ewing est diagnostiqué suffisamment tôt, les traitements sont plus efficaces, soulignent les chercheurs.


Plaques de revêtement avec Matrigel® pour la culture de cellules souches pluripotentes

La culture et le maintien de cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) et de cellules souches pluripotentes induites par l'homme (iPSC) avec le milieu mTeSR&trade1 ou TeSR&trade2 nécessitent l'utilisation de plaques de culture tissulaire recouvertes d'une matrice pour favoriser l'attachement et l'expansion des cellules. Matrice Corning® Matrigel® HESC-qualifiée (Catalogue Corning n° 354277) est recommandé pour le revêtement des plaques de culture tissulaire. Les conseils suivants fournissent des recommandations pour le revêtement des plaques avec Matrigel®.

Diluer Matrigel®

Les instructions de dilution pour la matrice qualifiée Matrigel® hESC sont fournies dans la notice du produit. Le facteur de dilution est calculé pour chaque lot de Matrigel®, en fonction de la concentration en protéines. Veuillez vous référer au certificat d'analyse spécifique au lot, qui peut être demandé sur le site Web de Corning®.

Assurer un revêtement uniforme

Il est important que chaque plaque de culture tissulaire soit complètement et uniformément recouverte de Matrigel®. Les cellules ne s'attacheront pas correctement là où le revêtement Matrigel® est insuffisant. Une façon d'éviter un revêtement inégal est de laisser les plaques revêtues reposer dans une enceinte de sécurité biologique à température ambiante pendant 1 heure avec le couvercle (pour éviter la déshydratation). Si vous êtes pressé, les plaques peuvent être recouvertes pendant 30 minutes dans un incubateur à 37 °C. Assurez-vous que la surface de l'enceinte de sécurité ou de l'étagère de l'incubateur est de niveau (utilisez un niveau à bulle pour confirmation) et évitez d'empiler les plaques les unes sur les autres.

Stockage des Plaques Enduites Matrigel®

Les plaques enduites peuvent être conservées à 2-8 °C jusqu'à une semaine (scellées avec Parafilm&trade pour éviter la déshydratation) avant utilisation. Assurez-vous également que la clayette du réfrigérateur est de niveau. Nous vous déconseillons d'utiliser des plaques dont le revêtement Matrigel® est irrégulier ou des plaques où le Matrigel® s'est évaporé.


Que sont les exosomes ?


Par Kalamedits

Les exosomes sont mieux définis comme des vésicules extracellulaires qui sont libérées des cellules lors de la fusion d'un compartiment endocytaire intermédiaire, le corps multivésiculaire (MVB), avec la membrane plasmique. Cela libère des vésicules intraluminales (ILV) dans le milieu extracellulaire et les vésicules ainsi libérées sont ce que nous appelons des exosomes.

Ou, comme Paul Knoepfler, Ph.D., professeur à l'UC Davis School of Medicine, Department of Cell Biology and Human Anatomy, qui dirige l'excellent Knoepfler Stem Cell Blog, le dit de manière plus colorée pour les moins instruits scientifiquement (comme moi) :

Imaginez si vous pouviez faire buller une sphère de la taille d'un pois pleine de bonnes choses sans vous blesser et la lancer à votre parent ou ami comme un mini ballon d'eau, dont la peau fusionnerait avec elle et absorberait les friandises à côté , devenant alors en meilleure santé.

Cela ressemble à de la science-fiction à cette échelle humaine imaginaire, mais les cellules font ce genre de chose assez souvent. Les "ballons d'eau" cellulaires sont des exosomes, de minuscules emballages subcellulaires contenant des mélanges uniques de diverses molécules, de l'ARN aux protéines.

Alors que le Dr Knoepfler convient qu'il y a une quantité croissante de travail et d'excitation dans ce domaine, il dit qu'il n'est pas tout à fait clair que ce lancer de ballon d'eau cellulaire est toujours bénéfique pour les autres cellules. Il note que tandis que les cliniques de cellules souches à la recherche de nouvelles façons de tirer profit se sont accrochées au buzz légitime autour de la recherche sur les exosomes, il doute personnellement de l'efficacité des exosomes de cellules souches non prouvées en tant que thérapie pour de nombreuses conditions et met en garde

il y aura des risques. Parfois, les exosomes d'une cellule qui se retrouvent dans une autre cellule peuvent influencer négativement la santé de l'autre cellule. Multipliez cela par des milliards ou des milliards de milliards et vous pouvez imaginer des dommages tissulaires possibles dans un scénario hypothétique où les choses ont mal tourné.

Selon MedPage Today, jusqu'en 2007, les scientifiques pensaient que les exosomes n'étaient qu'un moyen pour les cellules de se débarrasser des « poubelles ». Cependant, des chercheurs suédois ont montré que certaines cellules utilisent des exosomes pour transférer du matériel génétique, mais leur contenu et leur véritable fonction restent un sujet de débat.

Comme le Dr Knoepfler, Sean Morrison, Ph.D., biologiste des cellules souches et directeur du Children’s Medical Research Institute de l'Université du Texas Southwestern, critique les cliniques qui poussent les exosomes. Il a déclaré à MedPage Today que "beaucoup plus de preuves sont nécessaires pour comprendre ce qu'ils sont, et il se peut que de nombreuses affirmations sur ce qu'ils font finissent par être abandonnées". Selon le Dr Morrison, le le désaccord sur la question de savoir si les exosomes ont une fonction physiologique ou s'ils sont simplement "juste un déchet cellulaire" continue. Il a ajouté que même les méthodes de purification des exosomes issus de la culture sont controversées parmi les scientifiques, soulevant des questions sur ce que contiennent les flacons utilisés dans le traitement.

"Ce que font ces vendeurs d'huile de serpent, c'est qu'ils choisissent un mot dans la littérature scientifique qui enthousiasme les gens, et ils commencent à le vendre", a déclaré Morrison à MedPage Today.

"Les mêmes entreprises qui sont prêtes à ignorer les exigences de la FDA en matière de tests de sécurité et d'efficacité sont les mêmes que celles qui sont prêtes à ignorer les réglementations relatives aux bonnes pratiques de fabrication et à prendre des raccourcis pour vendre des produits contaminés par des bactéries", a-t-il ajouté.

Le ministère de la Santé et des Services sociaux du Nebraska a averti les prestataires de soins de santé et les patients que, selon la FDA et les CDC, les risques potentiels des traitements par cellules souches non prouvés, y compris les produits dérivés du sang placentaire et du sang de cordon ombilical contenant des exosomes, comprennent :

  • Défaut des cellules de fonctionner comme prévu
  • Réaction au site d'injection
  • Croissance des tumeurs
  • Infections
  • Potentiel de contamination du produit
  • La capacité des cellules à se déplacer des sites de placement et à se multiplier ou à se transformer en types de cellules inappropriés

Ces risques potentiels sont présents même si les propres cellules souches d'un patient sont utilisées.

D'autres problèmes médicaux et éthiques sont soulevés par la recherche d'exosomes à partir de placentas de césarienne. Un rapport d'enquête a révélé que les mères confrontées à des césariennes, certaines dans des situations d'urgence, sont sollicitées pour faire don de leurs placentas, étant entendu qu'ils seront utilisés pour créer des thérapies pour aider d'autres patients. On ne leur dit pas que certains de ces placentas sont finalement vendus à l'industrie des cellules souches pour être utilisés dans leurs traitements douteux.


De nouveaux indices sur le rejet des greffes de cellules souches révélés dans une étude

En 2006, des scientifiques ont découvert un moyen de « reprogrammer » des cellules matures – des cellules cutanées adultes, par exemple – en cellules souches qui pourraient, en principe, donner naissance à n'importe quel tissu ou organe du corps. Beaucoup pensaient que ce n'était qu'une question de temps jusqu'à ce que cette technique révolutionnaire trouve son chemin dans la clinique et inaugure une révolution de la médecine régénérative.

Parce que le même patient serait à la fois le donneur et le receveur de cellules dérivées de ces cellules souches pluripotentes induites (iPSCs), ces cellules seraient considérées comme « soi » par le système immunitaire, selon la pensée, et non sujettes à les problèmes de rejet qui affligent les greffes conventionnelles.

Mais les iPSC n'ont pas émergé comme la panacée qui avait été envisagée à l'origine, en raison de revers imprévus, y compris la découverte préclinique surprenante que les greffes de cellules dérivées d'iPSC sont souvent rejetées, même après avoir été réintroduites dans l'organisme d'où proviennent les cellules.

Les scientifiques ont eu du mal à comprendre pourquoi ce rejet se produit. Mais une nouvelle étude du laboratoire de transplantation et d'immunobiologie des cellules souches (TSI) de l'UC San Francisco, en collaboration avec le laboratoire de génomique de la transplantation du National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI) et de l'Université de Stanford, montre que l'adulte à -Le processus de conversion iPSC peut muter l'ADN trouvé dans de minuscules structures cellulaires appelées mitochondries. Ces mutations peuvent alors déclencher une réponse immunitaire qui amène les souris et les humains à rejeter les iPSC, et plus généralement les greffes de cellules souches.

« Le rôle des mitochondries a été largement ignoré dans le domaine de la médecine régénérative, mais des efforts antérieurs dans notre laboratoire ont suggéré qu'elles pourraient affecter le résultat des greffes de cellules souches, a déclaré Tobias Deuse, MD, Julien I.E. Chaire Hoffman en chirurgie cardiaque à l'UCSF et auteur principal de la nouvelle étude, publiée le 19 août dans Biotechnologie naturelle. « Il est important que nous comprenions leur rôle afin de pouvoir contrôler de manière fiable la qualité de nos cellules modifiées et nous assurer que les produits de cellules souches peuvent être transplantés chez les patients sans rejet. »

Tobias Deuse, MD, auteur principal et Sonja Schrepfer, MD, PhD, auteur principal de l'étude.

Souvent appelées les centrales électriques de la cellule, les mitochondries produisent l'énergie qui alimente presque tous les processus biologiques sur Terre (les bactéries, qui n'ont pas de mitochondries, sont l'exception). Mais les mitochondries sont spéciales pour une autre raison : elles contiennent leur propre génome.

Le génome humain « nucléaire », ainsi appelé parce qu'il réside dans le noyau de la cellule, contient plus de 20 000 gènes codant pour des protéines et 3 milliards de bases d'ADN – l'alphabet chimique de quatre lettres qui constitue le code génétique. Le génome mitochondrial humain, en revanche, ne contient que 13 gènes codant pour des protéines et moins de 17 000 bases. Cependant, dans les tissus à forte demande énergétique, le minuscule génome mitochondrial peut contribuer de manière disproportionnée à la teneur totale en protéines des cellules.

« Dans les cellules qui font beaucoup de travail, comme les cellules du muscle cardiaque, jusqu'à un tiers des molécules d'ARNm productrices de protéines de la cellule sont d'origine mitochondriale. Cela signifie que le fardeau d'une seule mutation mitochondriale peut être énorme. Vous ne vous retrouvez pas avec seulement quelques protéines qui peuvent potentiellement provoquer une réponse immunitaire – vous vous retrouvez avec des milliers », a déclaré Sonja Schrepfer, MD, PhD, professeur de chirurgie et auteur principal de la nouvelle étude.

Pour montrer que de telles mutations mitochondriales peuvent déclencher une réponse immunitaire, les scientifiques ont créé des cellules souches hybrides avec l'ADN nucléaire d'une souche de souris et l'ADN mitochondrial d'une autre. Ils ont transplanté ces cellules dans des souris avec un ADN nucléaire identique, mais dont l'ADN mitochondrial différait d'une seule base dans deux gènes codant pour des protéines. Quelques jours après la transplantation, ils ont récolté des cellules immunitaires de souris et ont exposé les cellules à divers fragments de protéines mitochondriales. Les seules protéines qui ont déclenché une réponse étaient celles produites par les deux gènes mitochondriaux « étrangers ».

Bien que des expériences similaires ne puissent pas être réalisées chez l'homme, les scientifiques ont pu concevoir une solution de contournement intelligente. "Nous avons recruté des patients transplantés du foie et des reins et conçu des expériences qui ont tiré parti des différences de séquences naturelles dans l'ADN mitochondrial des donneurs et des receveurs", a déclaré Deuse.

Comme dans les expériences sur la souris, les chercheurs ont isolé des cellules immunitaires de chaque receveur de greffe – trois et six mois plus tard dans ce cas – et ont exposé les cellules à des fragments de protéines mitochondriales. Les résultats étaient identiques : les cellules immunitaires du receveur n'étaient déclenchées que par les protéines mitochondriales « étrangères » provenant du donneur d'organe.

"Chez la souris et l'homme, même une mutation mitochondriale suffit pour avoir une réponse immunitaire reconnaissable", a déclaré Schrepfer.

Mais une question importante demeurait : les cellules dérivées d'iPSC se comporteraient-elles de la même manière que les cellules hépatiques et rénales ?

Il s'avère que le processus de conversion iPSC est hautement mutagène et donne lieu à de nombreuses nouvelles mutations mitochondriales activant le système immunitaire, a déclaré Deuse. « Dans des conditions physiologiques normales, l'ADN mitochondrial est 10 à 20 fois plus sensible à la mutation que l'ADN nucléaire. Transformer des cellules adultes en cellules souches est un processus difficile, nous nous attendions donc à ce que les taux de mutation soient tout aussi élevés ou plus élevés. »

De plus, contrairement au noyau, les mitochondries n'ont pas la machinerie moléculaire qui répare l'ADN. Au lieu de cela, le corps s'appuie sur le système immunitaire pour trouver et détruire les cellules qui produisent des protéines mitochondriales inconnues - un signe clair que l'ADN mitochondrial a muté.

Mais les cellules qui deviennent des iPSC sont reprogrammées et cultivées à l'extérieur du corps, et ne subissent pas ce processus d'élimination par le système immunitaire, a déclaré Shrepfer. « Nous ne fabriquons pas d'iPSC dans un organisme, nous les fabriquons dans une boîte de Pétri en l'absence de surveillance immunitaire. Plus on cultive ces cellules longtemps, plus il y a de chances que de nouvelles mutations soient introduites, ou que de très rares mutations déjà présentes soient amplifiées. Cela rend les iPSC plus susceptibles d'être rejetés lors de la transplantation. »

Le co-auteur de l'étude, Hannah Valantine, MD, dont le laboratoire a effectué le séquençage génétique pour identifier ces mutations de l'ADN mitochondrial, a déclaré que les résultats pourraient avoir un impact significatif sur le domaine de la transplantation.

"Cette étude découvre un nouveau mécanisme possible par lequel les greffes sont rejetées, et qui pourrait être exploité à l'avenir pour développer de meilleurs agents de diagnostic et immunosuppresseurs", a déclaré Valantine, chercheur principal du Laboratoire de génomique des greffes d'organes de la branche cardiovasculaire du NHLBI, partie des instituts nationaux de la santé.

Mais les greffes d'iPSC ne sont pas vouées à l'échec, déclarent Deuse et Schrepfer, qui ont précédemment découvert un moyen de rendre les iPSC « invisibles » pour le système immunitaire – une technique qui pourrait garantir que les iPSC et autres cellules souches présentant des mutations mitochondriales ne sont pas rejetées. Mais sans ce genre de cape d'invisibilité, la nouvelle étude suggère que les cliniciens pourraient avoir besoin d'effectuer des dépistages minutieux des mutations mitochondriales avant d'administrer des thérapies par cellules souches.

« En fin de compte, nous voulons sensibiliser les gens à ce phénomène. Ce n'est pas parce que les iPSC sont dérivés de vos propres cellules qu'ils n'induisent pas nécessairement de réponse immunitaire », a déclaré Schrepfer. « Il est très facile d'introduire des mutations pendant la production d'iPSC, il est donc essentiel que les iPSC et les produits de cellules souches utilisés à des fins thérapeutiques soient dépistés pour les mutations mitochondriales avant la greffe. »

Auteurs: Parmi les autres auteurs figurent Xiaomeng Hu et Dong Wang de l'UCSF, le University Heart Center Hamburg, le Cardiovascular Research Center Hamburg et le German Center for Cardiovascular Research Sean Agbor-Enoh de la Johns Hopkins School of Medicine et NHLBI Martina Koch, Malik Alawi, Bjoern Nashan et Rainer Kiefmann du Centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf Matthew H. Spitzer de l'UCSF, le Parker Institute for Cancer Immunotherapy et le Chan Zuckerberg Biohub Alessia Gravina et Raja Rajalingam de l'UCSF Argit Marishta et Yanqin Yang du NHLBI Bjoern Peters et Zeynep Kosaloglu -Yalcin du La Jolla Institute for Allergy and Immunology Hermann Reichenspurner du University Heart Center Hamburg, du Cardiovascular Research Center Hamburg et du German Center for Cardiovascular Research et Irving L. Weissman du Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, et le Ludwig Center for Cancer Stem Cell Research and Medicine à Stanford.

Le financement: L'étude a été financée par des bourses de recherche de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG SCHR992/3-1, SCHR992/4-1), de la Fondation Leducq (CDA 2013-2015), de la Max-Kade-Foundation (DFG) et du NIH ( NIH 1S10OD018040-01).

Divulgations : Les auteurs n'ont aucun intérêt concurrent.

L'Université de Californie à San Francisco (UCSF) se concentre exclusivement sur les sciences de la santé et se consacre à la promotion de la santé dans le monde entier par le biais de la recherche biomédicale avancée, de l'enseignement supérieur en sciences de la vie et des professions de la santé et de l'excellence dans les soins aux patients. UCSF Health, qui sert de principal centre médical universitaire à l'UCSF, comprend des hôpitaux spécialisés et d'autres programmes cliniques de premier plan, et a des affiliations dans toute la région de la baie.


Chercheurs en cancérologie : « N'attrapez pas le cancer »

PHILADELPHIE – Qualifiant la contraction de la maladie de « pas bonne » et affirmant que ne pas avoir la maladie est de loin préférable à l'avoir, des oncologues représentant l'Association américaine pour la recherche sur le cancer ont exhorté la population américaine lundi à ne pas contracter le cancer.

Le panel, composé d'experts médicaux au sommet de leurs domaines respectifs dans la recherche sur le cancer, l'éducation, la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie, s'est adressé aux médias pendant 45 minutes, affirmant que le meilleur espoir des gens en termes de vie longue et sans cancer la vie est de ne jamais développer de cellules cancéreuses dans aucune partie du corps, jamais.

"Après des années d'étude approfondie de cette maladie et d'apprentissage sur la façon dont elle se développe et attaque arbitrairement les organes vitaux dans tout le corps à un rythme incontrôlable jusqu'à la mort, nous avons conclu que ne pas avoir de cancer est la meilleure voie à suivre", a déclaré le Dr Robert. Bertino, qui se spécialise en biologie moléculaire au Memorial Sloan-Kettering Cancer Center. « Si vous allez contracter une maladie dangereuse, faites-vous diagnostiquer la maladie de Crohn, la méningite ou même le diabète de type 2. Tout sauf le cancer. Le cancer est juste le pire.

"Beaucoup de gens en meurent", a-t-il ajouté. "C'est mauvais."

Selon les spécialistes, les gens ne devraient pas contracter le cancer du côlon, le cancer du sein, le cancer du pancréas, le cancer du poumon de stade IV, le cancer de l'œsophage, le cancer du foie, le lymphome non hodgkinien ou l'une des quelque 200 autres formes de cancer connues. De plus, les chercheurs ont confirmé que s'il s'agit d'avoir un cancer en phase terminale ou non terminale, les deux sont indésirables, mais la non terminale est recommandée.


Super Sugar garde les rats-taupes nus sans cancer

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Image : Brandon Vick/Université de Rochester

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Bien qu'ils soient assez laids et confinés à une vie souterraine, les rats-taupes nus ont au moins un attribut auquel d'autres animaux, même les humains, pourraient aspirer : ils n'ont pas de cancer. Maintenant, les chercheurs ont découvert que le secret de la bonne santé de ce rongeur est un sucre complexe qui empêche les cellules de s'agglutiner et de former des tumeurs.

On ne sait pas si ce sucre sera utile comme agent anticancéreux chez l'homme. Mais parce qu'elle existe dans les espaces entre les cellules appelées matrice extracellulaire, « les travaux soulignent le rôle régulateur très important de [la] matrice extracellulaire dans le cancer », explique Bryan Toole, biologiste du cancer à l'Université médicale de Caroline du Sud à Charleston qui a été pas impliqué dans l'étude.

De nombreux chercheurs étudient le cancer chez les souris, qui ne vivent pas plus de 4 ans et sont sujettes aux tumeurs. La biologiste moléculaire et cellulaire Vera Gorbunova de l'Université de Rochester à New York a voulu adopter une approche différente et se concentrer sur des animaux qui semblent protégés des tumeurs. Elle a donc traqué la durée de vie de 20 rongeurs différents, à la recherche de ceux qui vivent longtemps.

Les castors et les écureuils gris durent quelques décennies, mais les rats-taupes nus survivent 10 ans à ces plus gros animaux. De plus, parce que les rats-taupes nus ont une structure sociale unique, avec une reine qui produit tous les petits pour une colonie souterraine pleine d'aides, ils ont fait l'objet de recherches à long terme. Grâce à ces études, les scientifiques savent avec certitude que cette espèce n'a pas de cancer. Étant donné que les rats-taupes nus vivent longtemps et sont résistants au cancer, « nous sommes immédiatement tombés amoureux d'eux », dit Gorbunova.

Au début, elle et ses collègues ne savaient pas où chercher la source de la résistance au cancer chez les animaux. Mais lorsqu'ils ont cultivé des cellules nues de rat-taupe dans une boîte de laboratoire, ils ont remarqué que les cellules ne se rapprocheraient pas trop les unes des autres. De plus, le contenu de la boîte est devenu très gluant avec le temps, à tel point que les techniciens de laboratoire ont eu du mal à travailler avec les cellules. Lorsque les techniciens ont éliminé la matière grasse, les cellules s'agglutinaient, suggérant qu'elles pourraient maintenant former des tumeurs. Les chercheurs ont suivi le caractère collant d'un sucre complexe appelé hyaluronane, que les cellules fabriquent et libèrent dans la matrice extracellulaire.

L'hyaluronane existe chez tous les animaux, aide à lubrifier les articulations et est un composant essentiel de la peau et du cartilage. Il a été utilisé dans les lotions pour la peau et les traitements anti-arthritiques, et certaines formes ont même été proposées pour favoriser le cancer. Cependant, l'hyaluronane de rat-taupe nu est inhabituel en ce que chaque molécule est environ 5 fois plus grande que les molécules d'hyaluronane de souris, de rats et d'humains. De plus, les chercheurs ont découvert que l'enzyme qui décompose ce sucre n'est pas très active chez les rats-taupes nus, ce qui permet au composé de s'accumuler à des concentrations plus élevées que chez les autres animaux. Les chercheurs pensent que ce sucre a évolué pour rendre la peau de rat-taupe nue plus élastique et capable de faire face à la pression étroite des tunnels souterrains étroits.

Mais prévient-il le cancer ? Gorbunova et ses collègues ont essayé de stimuler des cellules nues de rat-taupe pour former des tumeurs en les exposant à des protéines virales qui, chez la souris, conduisent à la croissance tumorale. Ces protéines inactivent les gènes qui suppriment le cancer, mais les cellules de rat-taupe encore nues n'ont pas montré de croissance incontrôlée. Cependant, lorsque les chercheurs ont interféré avec la production d'hyaluronane ou augmenté l'activité de l'enzyme qui décompose le sucre, réduisant ainsi ses concentrations, des tumeurs se sont formées chez des animaux vivants, rapportent-ils en ligne aujourd'hui dans La nature.

Le travail est "très stimulant [et] ajoute une ride intéressante au rôle de la matrice extracellulaire dans le cancer", déclare Roy Zent, ​​biologiste cellulaire au Vanderbilt University Medical Center à Nashville. Toole est d'accord. "Cela fait avancer nos pensées [sur l'hyaluronane] d'une manière très dramatique", note-t-il. "Il établit l'hyaluronane comme un acteur important dans le cancer."

"Si nous pouvions modifier notre [hyaluronane] ou le stabiliser d'une manière ou d'une autre, nous pourrions peut-être supprimer les cancers", suggère Carlo Maley, un biologiste du cancer évolutif à l'Université de Californie à San Francisco, qui n'était pas impliqué dans le travail. La prochaine étape, ajoute-t-il, consiste à « introduire le gène du rat-taupe [hyaluronane] nu dans des souris et à tester s'ils sont résistants au cancer ».

*Cette histoire fournie par ScienceNOW, le service d'information quotidienne en ligne de la revue *Science.


Sécurité des cellules souches mésenchymateuses pour une application clinique

1 State Key Laboratory of Experimental Hematology, Institute of Hematology and Hospital of Blood Diseases, Chinese Academy of Medical Sciences et Pékin Union of Medical College, Tianjin 300020, Chine

2 Département d'hématologie, Hôpital tumoral affilié de l'Université de Zhengzhou, Zhengzhou 450052, Chine

Résumé

Les cellules souches mésenchymateuses (CSM) sont très prometteuses en tant qu'agents thérapeutiques en médecine régénérative et dans les maladies auto-immunes, en raison de leurs capacités de différenciation et de leurs propriétés immunosuppressives. Cependant, les applications thérapeutiques soulèvent une série de questions sur la sécurité des MSC développées en culture à usage humain. Cet article résumait les récentes découvertes sur les problèmes de sécurité des CSM, en particulier leur stabilité génétique à long terme. in vitro l'expansion, leur cryoconservation, leur mise en banque et le rôle du sérum dans la préparation des CSM.

1. Introduction

Il a été démontré que la transplantation de cellules souches mésenchymateuses (CSM) pourrait être une thérapie efficace pour de nombreuses maladies, notamment les maladies du sang, le syndrome de détresse respiratoire aiguë, les lésions de la moelle épinière, les lésions hépatiques et l'ischémie critique des membres [1–4]. À ce jour, des centaines d'essais cliniques utilisant des MSC ont été enregistrés dans la base de données (http://www.clinicaltrials.gov/) des instituts nationaux de santé des États-Unis. En outre, un certain nombre d'études cliniques non enregistrées utilisant des CSM sont en cours dans de nombreux pays.

La pratique générale comprend l'isolement des CSM de divers tissus (y compris la moelle osseuse, le tissu adipeux, le cordon ombilical placentaire, le sang de cordon ombilical, le sang périphérique et la pulpe dentaire) et l'expansion cellulaire sous in vitro conditions de culture. Les complications de l'utilisation des CSM comme outils thérapeutiques in vivo est survenue en raison des artefacts expérimentaux introduits par des protocoles de culture cellulaire incohérents. En fait, la plupart des MSC utilisés pour les essais cliniques sont préparés dans des laboratoires de recherche, sans suffisamment d'études précliniques et de contrôle de qualité de fabrication. De plus, les laboratoires du monde entier manquent d'une pratique normalisée à l'échelle internationale pour in vitro expansion des MSC, entraînant des populations hétérogènes de cellules et des résultats incohérents, à la fois dans les études expérimentales et les essais cliniques.

De plus, bien que les CSM aient été utilisées à la fois dans des contextes autologues et allogéniques, la plupart des applications cliniques des CSM sont en fait des thérapies personnalisées dans lesquelles le patient reçoit l'administration de CSM fournies par différents donneurs et/ou différentes préparations. Cela nécessite l'établissement de directives de fabrication standardisées pour l'isolement, l'expansion, la conservation et la livraison de MSC qui présentent une variabilité minimale dans leur production et suppose que les MSC produites à grande échelle sont des « médicaments cellulaires » pour l'évaluation de la sécurité et les applications cliniques.

2. Expansion et stabilité génétique des MSC

Les CSM primaires sont rares dans les tissus humains. La fréquence des MSC est d'environ

cellules nucléées dans la moelle osseuse adulte et

cellules nucléées du cordon ombilical [5]. Il a été noté que le nombre de CSM diminuait avec l'âge. Lorsqu'elles sont regroupées par décennie, une diminution significative des CSM par cellule de moelle osseuse nucléée a pu être observée, avec une diminution de 10 fois de la naissance à l'adolescence et une autre diminution de 10 fois des adolescents aux personnes âgées [6].

Malgré un nombre limité, les MSC peuvent être étendues à un niveau élevé dans un système de culture à long terme, ce qui permet une production à grande échelle de MSC pour une application clinique. Habituellement, les MSC de la moelle osseuse adulte (BMMSC) peuvent croître de manière identique en culture pendant 6 à 10 passages, tandis que les MSC du cordon ombilical du placenta peuvent subir 30 à 40 passages. Il est connu que la culture prolongée de cellules souches embryonnaires humaines (CSE) peut conduire à l'adaptation et à l'acquisition d'anomalies chromosomiques [7-12]. Les cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) subissent des délétions de gènes suppresseurs de tumeurs au cours du processus de reprogrammation, tandis que des duplications de gènes oncogènes sont suscitées en culture [13]. On ne sait toujours pas si les CSM « adaptées à la culture » ​​subissent une transformation adaptative au cours des passages à long terme in vitro.

Les données antérieures obtenues à partir d'une analyse à haute résolution montrent que le in vitro Les BMMSC humains étendus sont dépourvus d'aberrations du nombre de copies d'ADN [14, 15]. Cependant, une modification associée à la sénescence sur des sites CpG spécifiques a été observée dans les MSC au cours de l'expansion de la culture. Les preuves clés de la transformation basée sur les empreintes génétiques n'ont pas été présentées dans les études dans lesquelles les auteurs ont affirmé que les CSM avaient subi une transformation maligne en culture [16-25]. Plus de données sont donc nécessaires pour évaluer la stabilité génomique des CSM pendant une culture prolongée in vitro. La haute résolution de l'analyse génétique, y compris les changements génétiques équilibrés et déséquilibrés, est une méthode importante pour déterminer la possibilité de transformation des CSM. Si un changement de CNV ou de SNP est détecté après une culture à long terme, il s'agit non seulement de la survenue d'une mutation mais aussi de la mutation procurant un avantage de survie (sénescence ou résistance à l'apoptose) ou de croissance plus ou moins. Même s'il n'y a pas de différence entre les CSM à passage précoce et à passage tardif dans le génome, cela n'implique pas l'absence d'altération génomique au cours de la culture à long terme. Les CSM mutées sans avantage de survie ou de croissance seront diluées au cours du processus de culture et deviendront indétectables après une culture à long terme. En revanche, les MSC mutées avec un avantage de croissance ou une résistance à la sénescence sont plus risquées pour une application clinique.

3. Formation tumorale

Les cellules souches possèdent certaines caractéristiques des cellules cancéreuses, notamment une longue durée de vie, une résistance relative à l'apoptose et une capacité à se répliquer pendant de longues périodes. De plus, des régulateurs de croissance et des mécanismes de contrôle similaires sont impliqués à la fois dans le cancer et dans le maintien des cellules souches. Par conséquent, les cellules souches peuvent subir une transformation maligne qui est souvent considérée comme un obstacle majeur à l'utilisation sûre des médicaments à base de cellules souches.

Certaines études antérieures ont décrit la transformation spontanée des CSM in vitro. Cependant, presque tous n'ont pas fourni d'évaluation solide de la même origine des CSM normales et de leurs homologues transformés. En fait, la plupart des CSM transformées malignes spontanées sont croisées par HT1080, HEla ou d'autres lignées cellulaires tumorales [16, 17, 20, 21, 23-25]. Il n'y a pas suffisamment de preuves de la tumorigénicité des CSM étendues in vitro.

Pour résoudre les problèmes de sécurité, nous avons effectué plusieurs tests conformes aux BPL in vivo études de toxicité utilisant des modèles de souris NOD, de souris NOD/SCID, de cobayes, de lapins et de singes. Les UC-MSC de la banque principale de MSC (passage 2, P2) ont été décongelés et cultivés pour cinq passages supplémentaires (P7) et onze passages (P13). À la fin de P7 ou P13, un nombre approximatif de 6 × 10 9 ou 5 × 10 12 UC-MSC ont été respectivement récoltés, attribués et cryoconservés jusqu'à utilisation. Pour l'étude tumorigène, des UC-MSC à une dose de 1 × 10 7 /souris ont été transplantées par voie sous-cutanée chez des souris NOD et des souris NOD/SCID. Aucune formation de tumeur n'a été observée deux mois après la transplantation cellulaire chez ces animaux. L'effet des UC-MSC transplantées sur la croissance tumorale a ensuite été étudié en utilisant les souris Nod qui ont été préalablement injectées avec des cellules K562 pour induire des tumeurs leucémiques. Deux injections (à deux semaines d'intervalle) de différentes doses d'UC-MSC ont entraîné une inhibition significative de la croissance tumorale K562 chez les souris porteuses de tumeurs leucémiques. Ces in vivo les résultats sont conformes à nos in vitro résultats montrant un puissant effet inhibiteur des UC-MSC sur la prolifération des cellules K562 et HL-60 sans induire l'apoptose [26].

Dans le but d'évaluer la toxicologie globale des UC-MSC, nous avons effectué une in vivo étude chez des singes cynomolgus recevant des administrations répétées d'UC-MSC. L'administration d'UC-MSC a été effectuée par injection intraveineuse une fois toutes les deux semaines pendant six semaines, avec une dose de 2 × 10 6 ou 1 × 10 7 cellules/kg de poids corporel. Tous les animaux ont survécu jusqu'à l'euthanasie programmée. Aucun changement significatif lié aux CSM n'a été trouvé dans le poids corporel, les signes cliniques, les valeurs hématologiques/biochimiques, le poids des organes ou les résultats histopathologiques. Les résultats de cette étude de toxicité ont indiqué que la transplantation d'UC-MSC n'a pas affecté la santé générale des singes cynomolgus [27].

De plus, la grande majorité des essais cliniques menés avec des CSM dans des applications de médecine régénérative n'ont pas signalé de problèmes de santé majeurs. Centeno et al. rapportent que deux groupes de patients (groupe 1 :

) entre 2006 et 2010 ont été traités pour diverses affections orthopédiques avec des BMMSC autologues développés en culture. Les cellules ont été cultivées dans des flacons de culture monocouche à l'aide d'une technique de lysat plaquettaire autologue et réinjectées dans les articulations périphériques ou dans les disques intervertébraux à l'aide d'une fluoroscopie à arceau. En utilisant à la fois un suivi intensif par IRM à haut champ et une surveillance des complications chez 339 patients, aucune complication néoplasique n'a été détectée sur aucun site de réimplantation de cellules souches [28]. La thérapie basée sur les CSM a également déjà été utilisée dans d'autres contextes de maladies humaines, telles que les maladies du greffon contre l'hôte et les maladies cardiaques, avec des rapports initiaux indiquant un bon profil d'innocuité. Ces résultats indiquent le manque de preuves solides d'une transformation maligne in vivo après l'implantation de CSM à usage clinique. D'autres études seront nécessaires pour déterminer si les CSM peuvent aider à la formation de tumeurs et aux mécanismes associés. Bien que les CSM avec des altérations chromosomiques n'aient pas non plus montré de signe de transformation maligne in vitro ou in vivo [29], il reste incertain que les mutations acquises induisent une transformation cellulaire au cours de la culture prolongée. Il existe la possibilité que les MSC obtiennent une variation du nombre de copies au cours d'une expansion prolongée. Ainsi, il est nécessaire de réaliser une puce CGH ou SNP pour évaluer l'intégrité génomique des CSM avant l'application clinique.

4. Cryoconservation et mise en banque des MSC

Pour isoler et produire à grande échelle les MSC à usage clinique, des processus de préparation standardisés et un stockage à long terme des MSC isolés de différentes sources sont nécessaires pour les futures applications cliniques [30–32].

Étant donné que les donneurs d'organes adultes compatibles HLA ne sont pas toujours disponibles, les cellules souches dérivées de plusieurs tissus périnatals associés à la naissance - y compris le sang de cordon, le placenta et le cordon ombilical - peuvent être mises en banque comme protection contre de futures conditions potentiellement mortelles. La production et la conservation de qualité clinique des CSM périnatales nécessitent l'adhésion aux bonnes pratiques de fabrication (cGMP) pour assurer l'administration d'un «médicament cellulaire» non seulement sûr, mais également reproductible et efficace. La cryoconservation des cellules permet le transport des cellules entre les sites, ainsi que l'achèvement des tests de sécurité et de contrôle de la qualité. Dans l'ensemble, la mise en banque de MSC périnatales comprend la détermination des donneurs et la collecte d'échantillons, l'isolement cellulaire primaire et les tests microbiologiques, la sélection de cellules souches maîtresses, l'expansion cellulaire, la cryoconservation et la mise en banque, ainsi que l'expansion cellulaire à grande échelle et la préparation des produits finaux de cellules souches. Des normes et une gestion strictes sont essentielles au bon fonctionnement de la banque de cellules souches. Des SOP (Standard Operation Procedures) validées avec des programmes d'assurance qualité sont le facteur clé d'une banque de MSC bien conçue. Le maintien de la viabilité, des caractéristiques biologiques et de la stérilité rend les MSC mis en banque sûrs et « prêts à l'emploi ».

Il a été démontré que la cryoconservation ne modifie pas le comportement biologique des CSM tels que la différenciation, la croissance et le marqueur de surface [33]. Le sérum et le diméthylsulfoxyde (DMSO) sont utilisés en laboratoire de recherche comme cryoprotecteur. Le défi majeur de la congélation des CSM est la toxicité du cryoprotecteur en utilisation clinique. La toxicité du DMSO est surestimée car elle pourrait être affaiblie en diluant les CSM cytoconservées avant utilisation clinique. Le FBS (sérum bovin fœtal), le BSA (sérum albumine bovin) ou le HSA (sérum albumine humaine) ne devraient pas être un cytoprotecteur alternatif au DMSO en raison d'un risque de contamination par des virus humains ou animaux.

5. Cultures contenant du sérum et sans sérum

In vitro l'expansion des MSC est classiquement réalisée dans un milieu contenant du FBS et est augmentée par l'ajout de facteurs de croissance. Cependant, pour les applications cliniques généralisées, le contact des CSM avec le sérum doit être minimisé car il s'agit d'une source putative de transmission de prions ou de virus. Le sérum est le facteur le plus incertain dans l'expansion des CSM de qualité clinique. Compte tenu de la variabilité d'un lot à l'autre et de la possibilité de contamination virale, certains remplacements de FBS tels que le sérum AB humain ou les lysats de plaquettes ne peuvent pas être considérés comme un meilleur choix pour produire des CSM à usage clinique [34]. Le milieu chimiquement défini, sans xéno, sans sérum (SFM) peut vaincre tous les problèmes du FBS. De plus, en comparant le milieu contenant du sérum, certaines preuves ont soutenu que la SFM fournissait un adjuvant pour le maintien de la stabilité chromosomique dans les BMMSC et les MSC dérivées du tissu adipeux [35]. Une autre étude portant sur les fibroblastes d'embryons de souris a montré que le caryotype à prédominance diploïde était maintenu en culture sans sérum, même à PD60. Un caryotype aneuploïde a été induit par l'ajout de sérum [36]. La stimulation mitogène incontrôlée dans le sérum peut probablement conduire à une forte instabilité génétique. Cependant, l'expansion des MSC dans la GDF reste une question non résolue. La SFM a ses propres lacunes dans la préparation des MSC de qualité clinique. La fixation des MSC dans la SFM nécessite le revêtement de fibronectine ou d'autres substrats qui contenaient des composants d'origine humaine et une variabilité d'un lot à l'autre et ne peuvent pas être bien définis chimiquement.

En fait, la GDF n'est pas aussi bien que ce que prétendent certaines sociétés commerciales. Sur la base de nos propres données, les UC-MSC prolifèrent plus lentement dans le SFM que dans les milieux contenant du FBS. Parfois, les UC-MSC ne peuvent pas être étendus dans SFM. Un certain nombre d'études ont révélé que les CSM peuvent être développées dans un milieu contenu dans le FBS sans transformation [14]. Si les CSM sont étendues dans la SFM, des études d'innocuité similaires sont nécessaires pour déterminer si le système sans sérum affecte la stabilité génétique des CSM et provoque la formation de tumeurs.

En résumé, la sécurité reste l'une des principales préoccupations en thérapie cellulaire. La production de produits cellulaires sûrs nécessite une supervision complète du processus pour s'assurer que les cellules conservent le phénotype global, le potentiel fonctionnel et pour s'assurer que les cellules cultivées restent non transformées et sans contamination microbiologique. Par conséquent, la fabrication des produits bancaires et cellulaires du MSC et les procédures correspondantes du système de contrôle de la qualité doivent être appliquées pour garantir la sécurité et l'efficacité des produits cellulaires finaux. De plus, nous ne pouvons pas nous fier uniquement aux biologistes pour produire des CSM qui répondent à toutes les exigences d'une application clinique. Les technologies d'ingénierie cellulaire sont nécessaires pour passer de l'expansion des MSC en laboratoire à la fabrication à grande échelle en usine de cellules.

Remerciements

Cette étude a été financée par le projet 863 (Grant n° 2011AA020118) et le programme 973 de la Chine 2011 CB964800 (Grant n° 2011CB964802) du ministère des Sciences et de la Technologie de Chine.

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Droits d'auteur

Copyright © 2012 Youwei Wang et al. Il s'agit d'un article en libre accès distribué sous la licence Creative Commons Attribution, qui permet une utilisation, une distribution et une reproduction sans restriction sur n'importe quel support, à condition que l'œuvre originale soit correctement citée.


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