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Les cellules souches «pourraient combattre les maladies génétiques»

La recherche a combiné la technologie des cellules souches et la thérapie génique de précision pour la première fois, a rapporté BBC News aujourd’hui. Le radiodiffuseur a déclaré que de nouvelles recherches mariant les deux disciplines signifient que les patients atteints d’une maladie génétique pourraient un jour être traités avec leurs propres cellules.

Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé des cellules provenant de personnes atteintes d’une maladie génétique du foie pour générer un type de cellules souches appelées «cellules souches pluripotentes induites» (CSPi), capables de se transformer en d’autres types de cellules hépatiques.

Ces cellules souches n’étaient pas adaptées au traitement de la maladie car elles portaient toujours la mutation génétique responsable de la maladie. Cependant, les chercheurs ont ensuite appliqué la technologie génétique pour cibler et supprimer la séquence génétique portant la mutation, en la remplaçant par une séquence fonctionnelle. Les cellules souches résultantes ont ensuite été cultivées dans des cellules hépatiques et testées dans des modèles de laboratoire et d’animaux, où ils se sont comportés comme des cellules hépatiques saines.

L’utilisation de la technologie génétique pour éliminer avec précision les mutations génétiques est une étape passionnante dans le développement de cellules souches personnalisées qui peuvent convenir au traitement de maladies humaines. Les résultats suggèrent également des façons de surmonter certains des obstacles auxquels la recherche sur les cellules souches a déjà été confrontée.

Cependant, cette technologie complexe et de pointe en est encore aux premiers stades de développement et nécessitera beaucoup plus de recherches avant de pouvoir être utilisée dans des essais cliniques sur des personnes.

D’où vient l’histoire?

L’étude a été réalisée par des chercheurs du Wellcome Trust Sanger Institute, de l’Université de Cambridge, de l’Institut Pasteur en France, de l’Institut de Biomédecine et Biotecnología de Cantabria en Espagne, de Sangamo BioSciences aux États-Unis, d’Università di Roma en Italie et de DNAVEC Corporation en France. Japon. La recherche a été financée par le Wellcome Trust.

L’étude a été publiée dans la revue à comité de lecture Nature.

Les sources de nouvelles ont généralement rapporté l’histoire avec précision, mentionnant la nature précoce de la recherche et la nécessité de poursuivre les études pour confirmer la sécurité de la technique.

De quel type de recherche s’aggissait-t-il?

Il s’agissait d’une étude en laboratoire avec un modèle animal prolifération. Il a examiné si une méthode pourrait être développée pour combiner des techniques de correction des mutations génétiques et de génération de cellules souches à partir des propres cellules des patients qui pourraient avoir des applications dans le traitement des maladies héréditaires. Ceci serait la première étude à tenter d’utiliser ce type d’approche.

Bien qu’il y ait eu de nombreuses études examinant ces disciplines séparément, ceci serait la première étude à évaluer une combinaison des deux dans les tissus humains.

La thérapie par cellules souches repose sur l’idée que nous pourrions exploiter les propriétés des cellules souches, des types particuliers de cellules capables de produire de nouvelles cellules indéfiniment et de se développer dans d’autres types de cellules.

Cette nouvelle étude était largement basée sur le principe que les cellules pouvaient être extraites de patients avec des mutations et transformées en cellules souches en laboratoire, dont les mutations seraient ensuite corrigées en utilisant des techniques génétiques spéciales. Si de telles techniques pouvaient être perfectionnées, ces cellules souches corrigées pourraient théoriquement être cultivées en tissu dans un laboratoire et réinsérées dans un patient, en leur fournissant un tissu qui fonctionnerait maintenant normalement.

Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié une mutation génétique spécifique qui provoque une maladie appelée déficit en α1-antitrypsine. Cette mutation en question est une seule «lettre» incorrecte dans la séquence d’ADN (appelée «mutation ponctuelle» car elle n’affecte qu’un seul point de l’ADN). Il provoque une production défectueuse de la protéine α1-antitrypsine.

Cette mutation peut entraîner une cirrhose du foie (cicatrisation du tissu hépatique) et éventuellement une insuffisance hépatique. Les personnes atteintes d’insuffisance hépatique auront besoin d’une greffe du foie, mais il n’est pas toujours possible de trouver un donneur compatible, et même lorsqu’une greffe peut être effectuée, le receveur devra prendre des médicaments pour supprimer son système immunitaire. Si de nouveaux tissus hépatiques dépourvus de la mutation pouvaient être cultivés à partir des propres cellules du patient, cela pourrait réduire le besoin de donneurs et le risque de rejet du tissu.

La recherche en laboratoire et sur les animaux est couramment utilisée dans les premières étapes du développement de ces nouvelles techniques. En effet, les nouvelles technologies doivent subir des études de preuve de principe et un réglage fin avant de pouvoir être testées sur des tests de sécurité chez l’homme.

Qu’est-ce que la recherche implique?

L’étude a utilisé des techniques de ciblage de gène pour découper la section mutée de l’ADN et la remplacer par la séquence de gène correcte. Cependant, les chercheurs disent que les techniques actuelles pour cibler et remplacer les mutations ne sont pas assez précises, car elles peuvent laisser derrière elles des sections indésirables du code génétique. Cela peut entraîner des effets inattendus.

Au lieu de cela, ils ont utilisé des méthodes qui étaient capables de corriger une seule mutation dans les cellules souches sans laisser de suite d’autres séquences indésirables dans le code génétique. Pour évaluer leur technique, ils l’ont testé dans des cellules souches de souris pour s’assurer qu’il fonctionnerait correctement.

Les cellules souches sont capables de se diviser indéfiniment et de se développer dans n’importe quel type de cellule dans le corps. Une fois que les cellules se sont pleinement développées, elles n’ont plus cette capacité, mais les chercheurs ont créé des techniques qui leur permettent de «reprogrammer» des cellules adultes complètement développées en laboratoire pour redevenir des cellules souches. Les cellules souches produites de cette manière sont appelées «cellules souches pluripotentes induites» (CSPi), et ce sont les types de cellules souches utilisées dans cette étude.

Une fois qu’ils ont montré que leur technique fonctionnait chez la souris, les chercheurs ont ensuite produit des CSPi à partir des propres cellules de la peau des patients dans le laboratoire. Ils ont ensuite utilisé les techniques de ciblage génique qu’ils avaient développées pour remplacer la mutation α1-antitrypsine par la séquence génétique correcte. Comme les patients inclus dans cette étude avaient hérité de deux copies de la mutation (une de chaque parent), les chercheurs ont vérifié si la technique avait fixé les deux copies du gène dans ces cellules extraites.

Des recherches antérieures ont montré qu’il existe des problèmes de croissance des cellules souches dans un laboratoire. Les cellules cultivées de cette manière sont susceptibles de développer des mutations génétiques et peuvent ne pas convenir à une utilisation en thérapie clinique. Pour tester si oui ou non les CSPi développés dans cette étude étaient également sujettes à des mutations, les chercheurs ont comparé leur séquence génétique à celle des cellules initialement utilisées pour générer les CSPi.

Une fois que les chercheurs ont confirmé que leur technique donnait des CSPi avec le bon code génétique, ils ont vérifié que la modification génétique n’avait pas affecté leur capacité à se transformer en cellules semblables au foie, comme le feraient les cellules souches non modifiées. Ils ont ensuite utilisé un modèle animal pour voir si ces cellules semblables au foie se comporteraient comme des cellules hépatiques saines, transplantant les cellules dans les foies des souris et testant les foies 14 jours plus tard. Ils ont évalué si les cellules injectées présentaient ou non une croissance supplémentaire et s’intégraient dans l’organe.

Quels ont été les résultats de base?

Lorsque les chercheurs ont testé la séquence génétique de leurs cellules, ils ont constaté que la mutation avait été corrigée avec succès dans les deux chromosomes dans un petit nombre de CSPi de trois patients. Ces CSPi corrigées génétiquement étaient encore capables de se développer en différents types de cellules en laboratoire.

Lorsque les chercheurs ont comparé les séquences génétiques des CSPi avec celles des cellules donneuses des patients d’origine, ils ont trouvé que la séquence génétique dans les cellules de deux des trois patients différait de la séquence originale – en d’autres termes, ils portaient des mutations involontaires. Cependant, les cellules du troisième patient ont conservé leur séquence génétique originale (autre que la mutation corrigée). Ces cellules ont été utilisées dans la dernière partie de l’expérience.

Lorsque ces CSPi ont été développés en cellules ressemblant au foie, les chercheurs ont constaté que dans le laboratoire, les cellules se comportaient comme des cellules saines dans le corps. Ils stockaient du glycogène (une molécule fabriquée à partir du glucose impliqué dans le stockage d’énergie), ils absorbaient le cholestérol et libéraient les protéines comme prévu. Ils ne produisent pas non plus la protéine α1-antitrypsine défectueuse, mais produisent et libèrent la protéine α1-antitrypsine normale, comme le feraient des cellules hépatiques en bonne santé.

Quand ils ont transplanté ces cellules dans des foies de souris, les chercheurs ont constaté que les cellules transplantées avaient intégré dans les foies des animaux, et ont commencé à produire et libérer des protéines humaines comme ils l’avaient dans le laboratoire.

Comment les chercheurs ont-ils interprété les résultats?

Les chercheurs concluent que leur technique «fournit une nouvelle méthode pour la correction rapide et propre d’une mutation ponctuelle dans les CSPi humaines», et que cette méthode n’affecte pas leurs caractéristiques de base. Ils ajoutent que les CSPi qui en résultent peuvent se transformer en cellules hépatiques à la fois génétiquement et fonctionnellement normales.

Conclusion

C’est un développement passionnant et innovateur dans l’exploration du potentiel pour la thérapie de cellules souches. Les chercheurs disent que c’est la première fois que des CSPi spécifiques à un patient ont été corrigées et utilisées pour créer un type de cellule cible qui pourrait potentiellement être utilisé dans le futur pour traiter leur maladie génétique (déficit en α1-antitrypsine dans cette étude).

Ils ajoutent que le fonctionnement normal démontré des cellules hépatiques dérivées appuie fortement l’utilisation potentielle de ces techniques pour fabriquer des cellules qui pourraient être utilisées pour traiter la déficience en α1-antitrypsine ou d’autres maladies qui résultent de mutations à une lettre dans la génétique d’une personne. code.

Les auteurs soulèvent quelques problèmes avec la recherche. Ils soulignent que certains des CSPi qu’ils ont développés au laboratoire ont développé des mutations génétiques non intentionnelles qui peuvent les rendre impropres à un usage thérapeutique. Ils disent, cependant, que tous les CSPi n’avaient pas de telles mutations, et qu’un criblage minutieux des cellules pourrait conduire au développement de lignées cellulaires qui sont sans danger pour l’homme.

Les chercheurs ajoutent que leur approche peut être appropriée pour fournir une thérapie spécifique au patient pour des troubles génétiques comme le déficit en α1-antitrypsine, mais que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer la sécurité d’une telle approche.

Il ne faut pas oublier que cette recherche en est à ses débuts et que la recherche actuelle vise simplement à développer ces techniques. La technologie devra être davantage développée et étudiée avant que des études chez l’homme puissent être envisagées. Les effets à long terme et le fonctionnement des cellules ne sont pas encore connus, et les chercheurs devront s’assurer qu’ils continueront à fonctionner normalement plus tard.