Les chercheurs du Rochester Institute of Technology améliorent les options de traitement non invasives pour la discopathie dégénérative, une maladie qui touche 3 millions d’adultes chaque année aux États-Unis, selon la Mayo Clinic.
En utilisant une technologie de pointe d’édition génétique dans les cellules souches mésenchymateuses, les chercheurs ajouteront au domaine en pleine croissance de la médecine régénérative le processus de production de thérapies cellulaires pour soulager la douleur et le manque de mobilité.
Karin Wuertz-Kozak et Thomas Gaborski, professeurs-chercheurs au Kate Gleason College of Engineering du RIT, ont récemment reçu un prix des National Institutes of Health pour « Vésicules extracellulaires produites par des cellules souches mésenchymateuses activées par CRISPR : Une thérapie potentielle pour la discopathie dégénérative. » Le prix de 420 040 $ sur deux ans, qui comprend une étude de faisabilité in vitro, débute ce mois-ci.
La technologie CRISPR offre une méthode précise d’édition du génome, permettant la modification (inactivation ou activation) d’un ou plusieurs gènes au sein des cellules. Les vésicules extracellulaires (VE) sont des nanoparticules lipidiques qui fonctionnent comme d’importants médiateurs de la communication intercellulaire en transportant des marchandises biologiques, notamment des protéines, des lipides et des acides nucléiques.
Nous avons envisagé le potentiel des cellules souches modifiées par CRISPR produisant des véhicules électriques dotés d’une charge thérapeutiquement plus bénéfique.
Karin Wuertz-Kozak, professeur de génie biomédical
Les chercheurs ciblent TSG6, un marqueur essentiel des cellules souches connu pour être lié aux propriétés régénératrices et anti-inflammatoires de ces cellules souches.
« Notre hypothèse est que si nous activons TSG6 par CRISPR dans les cellules souches, nous augmenterons non seulement les niveaux de protéine TSG6 dans la cargaison EV, mais nous pourrions potentiellement amplifier la capacité de régénération globale des vésicules extracellulaires », a expliqué Wuertz-Kozak. Elle est une experte en médecine régénérative, avec un accent sur l’inflammation et le développement de nouvelles options de traitement permettant la régénération des tissus et la réduction de la douleur. Gaborski, professeur de génie biomédical et expert en génie des matériaux, séparations biologiques et modèles de barrières cellulaires, a joué un rôle déterminant dans le développement de nanomembranes pouvant être utilisées pour capturer des vésicules extracellulaires. Il apportera son expertise pour améliorer l’isolement en fonction de la taille des véhicules électriques produits par les cellules souches modifiées par CRISPR.
La thérapie par cellules souches constitue depuis plusieurs années un domaine viable dans les technologies régénératives pour de nombreuses pathologies. Cependant, le disque intervertébral dégénéré constitue un environnement hostile qui nuit à la survie des cellules souches, ce qui entraîne un succès clinique limité de la thérapie par cellules souches pour le disque. Des recherches antérieures ont montré que les véhicules électriques issus de cellules souches contiennent de nombreuses protéines, lipides et acides nucléiques thérapeutiquement bénéfiques et portent une grande partie du potentiel régénérateur des cellules souches. Autrefois considérée comme un rejet inutilisé des cellules, l’utilisation des véhicules électriques est désormais considérée comme une alternative potentielle à la thérapie cellulaire, évitant les défis associés à la survie des cellules souches après injection.
Les deux chercheurs ont déjà travaillé ensemble sur des sujets connexes. En 2022, les deux ont reçu une subvention de la NSF pour développer des processus de biofabrication de cellules souches éditées par CRISPR, capables de se différencier et capables d’améliorer leur développement et d’améliorer leur isolement et leur purification.
« La taille des vésicules extracellulaires peut déterminer leur potentiel thérapeutique », a déclaré Gaborski, qui a développé une technologie de nanomembrane qui permettra à l’équipe de collecter et de tester différentes tailles d’EV afin de déterminer quelle fraction de taille est la plus bénéfique dans le traitement de la discopathie dégénérative.
Dans le laboratoire de culture cellulaire, les cellules du disque intervertébral isolées du tissu discal retiré chirurgicalement seront traitées avec ces EV pour déterminer leur effet thérapeutique in vitro. L’équipe s’est associée à l’Université de Rochester pour des échantillons de tissus et des apports cliniques.
« La synergie unique entre Tom et moi anime cette recherche. Même si nous ne sommes certainement pas les seuls à travailler sur des sujets tels que les véhicules électriques, les membranes ou CRISPR, notre expertise diversifiée et complémentaire nous permet de combiner ces domaines de manière distinctive », a déclaré Würtz-Kozak. « Bien que notre objectif principal soit la discopathie dégénérative, le cadre que nous établissons a une large applicabilité. Nous pensons que les véhicules électriques issus de cellules souches modifiées par CRISPR ont le potentiel de traiter d’autres maladies dégénératives et inflammatoires, allant de l’arthrose à l’inflammation cutanée. Les implications de ce travail est remarquablement vaste.
