Une nouvelle technique puissante de cellules souches a permis des études à grande échelle de la relation entre la génétique humaine et la biologie.
L’étude d’échantillons de cellules souches provenant de centaines d’individus dans la même boîte de culture, à l’aide d’une méthode développée à l’Institut de recherche médicale Garvan, pourrait avoir un potentiel de transformation pour des traitements personnalisés et l’étude de traits humains complexes.
Les cellules souches peuvent se développer en de nombreux types de cellules différentes dans le corps et permettre aux scientifiques d’étudier des maladies et de tester des médicaments dans des cellules humaines. Un obstacle majeur, cependant, est le coût et le temps requis, car ces études nécessitent des échantillons provenant de centaines, voire de milliers, de donneurs.
Le système innovant de «village dans une boîte» de l’équipe Garvan peut accélérer cette recherche en cultivant et en étudiant simultanément des cellules souches provenant d’un grand nombre de donneurs, dans la même boîte de culture, ce qui rend les études jusqu’à 100 fois plus efficaces.
Notre modèle de village fournit un moyen puissant de comprendre comment les différences génétiques entre les personnes influencent la santé et la maladie. Même si nous partageons la majorité de notre ADN, les variations de nos gènes conduisent à des traits et des réponses uniques. Le système villageois capture cette diversité à grande échelle, révélant comment les différences génétiques entre les personnes affectent les mécanismes complexes sous-jacents à la biologie et à la maladie. »
Professeur Joseph Powell, directeur de la science cellulaire à l’Institut Garvan, directeur de l’UNSW Cellular Genomics Futures Institute et auteur principal de l’étude
Des études antérieures sur la génomique des populations se sont appuyées sur une technique appelée séquençage d’ARN en vrac pour évaluer l’expression des gènes, qui moyenne efficacement l’expression variée de différents types de cellules en une seule mesure. Cela masque les différences potentielles entre les cellules individuelles ou les types de cellules et peut fournir une vue incomplète ou biaisée de l’expression des gènes dans l’échantillon, conduisant potentiellement à des conclusions inexactes ou trompeuses.
Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont développé l’approche «village», où les cellules souches de plusieurs donneurs sont cultivées dans une seule boîte et analysées à l’aide d’une technique appelée séquençage unicellulaire. Leurs résultats montrent que la méthode conserve les principales caractéristiques des cultures individuelles. Cela fournit une solution efficace pour adapter les expériences aux vastes tailles d’échantillon nécessaires pour donner un instantané précis de la population.
Un cadre puissant pour l’étude de la biologie humaine
La méthode du village dans un plat permet des études à grande échelle des systèmes d’organes humains qui sont normalement inaccessibles. La génération de cellules spécifiques à un organe à partir de nombreux individus élimine le besoin d’obtenir des échantillons de tissus vivants de ces organes auprès de donneurs et surmonte les limites de l’étude des cellules de quelques individus seulement. Par exemple, il pourrait révéler des informations sur les conditions cardiaques en générant des cellules cardiaques de milliers de personnes, ce qui serait impossible avec un prélèvement direct de tissus.
« La recherche médicale s’appuie souvent sur des modèles animaux, qui ne sont pas des substituts physiologiques parfaits pour l’homme. Les cellules souches pluripotentes induites, qui peuvent être générées à partir d’un échantillon de sang d’un patient, fournissent le profil ADN complet du patient et peuvent ensuite être différenciées en presque n’importe quelle cellule. type dans le corps humain. D’un point de vue scientifique fondamental, le système basé sur les cellules souches est un moyen puissant de mieux comprendre la relation entre la génétique humaine et la biologie qui ne peut être obtenue avec des modèles animaux », déclare le professeur Powell.
Du plat de culture à la clinique
Cette méthode permettra des essais cliniques accélérés pour prédire comment des groupes de patients peuvent réagir aux médicaments, permettant la découverte de nouveaux traitements.
« Le potentiel translationnel de cette recherche est particulièrement convaincant. En étudiant les cellules de nombreux individus à la fois, nous pouvons identifier les facteurs génétiques qui influencent la maladie et la réponse au traitement à une échelle sans précédent », déclare le Dr Drew Neavin, premier auteur de l’article et chercheur postdoctoral. à Garvan.
« Un exemple est l’évaluation de la toxicité cardiaque ou de l’accumulation de corps de Lewy dans la maladie de Parkinson sur des centaines de lignées cellulaires dérivées de patients. Plutôt que de refléter des individus individuels, de telles études révéleraient des réponses partagées et distinctes entre les groupes génétiques. Les informations pourraient ensuite éclairer les essais cliniques en présélectionner les populations de patients susceptibles d’en bénéficier. Dans l’ensemble, cette approche pourrait transformer notre capacité à traduire la science des cellules souches en traitements de précision », dit-elle.
L’étude a été publiée dans la revue Communication Nature.
Il fait partie d’un vaste ensemble de travaux collaboratifs à l’intersection de la génomique des populations et de la recherche sur les cellules souches, avec des partenaires de recherche de l’Université du Queensland, de l’Université de Melbourne et du Menzies Institute.
« Nous sommes impatients de voir comment notre système villageois est utilisé pour obtenir des informations sans précédent sur la base génétique de traits et de maladies complexes, se traduisant par des diagnostics précis, des traitements sur mesure et une meilleure santé pour tous », déclare le professeur Powell.
