Les cellules souches hématopoïétiques (CSH) sont des cellules sanguines immatures importantes dans la moelle osseuse qui peuvent être déclenchées pour se développer en n’importe quel type de cellule sanguine. Les greffes de CSH peuvent être utilisées pour traiter des conditions dans lesquelles la moelle osseuse est endommagée et n’est plus capable de produire des cellules sanguines saines, mais l’utilisation généralisée et sûre des CSH est limitée par des obstacles à la croissance cellulaire et à l’expansion en laboratoire (c’est-à-dire ex vivo). Maintenant, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Tsukuba a mis en place un nouveau système de culture qui prend en charge l’expansion ex vivo à long terme des CSH.
Les HSC humaines sont fréquemment et facilement obtenues à partir de sang de cordon ombilical, mais cela donne un nombre insuffisant de HSC pour une transplantation appropriée. Bien que l’expansion ex vivo des HSC soit clairement nécessaire, cet objectif a été difficile à atteindre. Dans des recherches antérieures, des molécules de signalisation cellulaire appelées cytokines et une protéine appelée albumine ont souvent été utilisées pour stimuler l’expansion des CSH, mais n’ont eu qu’un succès à court terme.
D’autres équipes ont montré des résultats prometteurs en utilisant de nouvelles approches pour l’expansion ex vivo des HSC, y compris l’ajout de petites molécules, de certains hydrogels, de divers facteurs de croissance ou d’inhibiteurs de petites molécules aux milieux de culture cellulaire.
Professeur Satoshi Yamazaki, auteur principal de l’étude
Bien que les cytokines aient été autrefois considérées comme indispensables à la croissance ex vivo des CSH, l’équipe de recherche a émis l’hypothèse que d’autres nouvelles approches seraient des alternatives appropriées. En commençant par des CSH de souris, ils ont précédemment découvert que l’albumine pouvait être remplacée par un polymère synthétique. Cela a non seulement surmonté le problème de variabilité lié à l’albumine entre les lots utilisés dans différentes expériences, mais a également empêché les effets négatifs des impuretés qui surviennent couramment.
Lorsque l’équipe de recherche a appliqué cette méthode aux CSH humaines, elle a noté une prolifération moins robuste que dans les CSH de souris. Après analyse moléculaire, ils ont observé une diminution de l’activité des molécules de signalisation vitales appelées PI3K et AKT. Pour résoudre ce problème, ils ont découvert que l’ajout de produits chimiques pour activer PI3K et AKT pourrait améliorer considérablement la croissance des CSH humaines.
« Nous avons également découvert que l’ajout d’un produit chimique agoniste des récepteurs connu sous le nom de butyzamide pouvait stimuler la prolifération cellulaire, offrant une bonne alternative aux cytokines couramment utilisées dans le passé », décrit le professeur Yamazaki.
L’ajout d’un composé appelé UM171, ainsi que d’un polymère spécifique, a amélioré les résultats en favorisant l’expansion à long terme des HSC. En utilisant une technique connue sous le nom de séquençage d’ARN, l’équipe a confirmé les effets positifs de ce système sur l’expression des gènes dans les cellules individuelles. De plus, la transplantation des CSH chez des souris a favorisé la prise de greffe et la croissance des cellules qui ont été développées à l’aide de leur nouveau système de culture.
Compte tenu de l’importance de l’expansion ex vivo des CSH humaines, le système nouvellement établi utilisant un milieu de culture cellulaire optimal chimiquement défini fournit une alternative appropriée aux systèmes utilisant des milieux contenant des cytokines typiques. Ce travail peut aider à faire progresser diverses thérapies liées au CSH dans le développement clinique et potentiellement sauver des vies.
