Une étude montre le potentiel des cellules souches mésenchymateuses humaines pour traiter les infections pulmonaires chroniques

Une étude publiée aujourd’hui dans CELLULES SOUCHES Médecine translationnelle offre de l’espoir à ceux qui souffrent d’une maladie chronique difficile à traiter appelée infection pulmonaire à mycobactéries non tuberculeuses (MNT). L’étude décrit comment des chercheurs de l’Université Case Western ont développé un nouveau modèle d’infection pulmonaire NTM, puis l’ont utilisé pour montrer l’efficacité des cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSC) dans le traitement de cette maladie – et même quelles cellules de donneur pourraient être les meilleures pour le faire.

Le potentiel d’utilisation des cellules souches mésenchymateuses humaines pour traiter les infections pulmonaires difficiles est prometteur. Cette étude montre la capacité d’utiliser des donneurs optimaux pour obtenir un succès de traitement maximal. « 

Anthony Atala, MD, rédacteur en chef de CELLULES SOUCHES Médecine translationnelle et directeur du Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

Les MNT sont d’origine naturelle et tout le monde les inhale dans ses poumons dans le cadre de la vie quotidienne. Pour la plupart des gens, ils sont inoffensifs. Mais chez un petit nombre d’individus vulnérables, tels que les personnes âgées ou les personnes atteintes de fibrose kystique (FK) ou de MPOC, les bactéries NTM peuvent s’installer dans les poumons et provoquer une infection. Bien que non contagieux, plus de 100 000 personnes vivent avec la maladie pulmonaire NTM aux États-Unis seulement, et ce taux semble augmenter.

« Les infections NTM peuvent être très difficiles à résoudre », a déclaré Tracey L. Bonfield, Ph.D., auteur correspondant de l’étude. « Le traitement nécessite généralement la prise de plusieurs antibiotiques, souvent pendant des années. Les patients qui souffrent d’une infection chronique à MNT font non seulement face aux conséquences de la maladie, mais aussi à la toxicité, ainsi qu’à l’inefficacité et aux effets secondaires des antibiotiques utilisés pour la traiter. »

Dans la recherche de meilleures thérapies, certains chercheurs se concentrent sur les hMSC, qui sont collectés sur des adultes et peuvent être amenés à devenir une variété de types de cellules. Les hMSC ont un potentiel important pour traiter l’infection et l’inflammation, a déclaré le Dr Bonfield. «Ce sont des entrepôts dynamiques d’activité antimicrobienne. Ils sont uniques dans leur capacité à répondre à l’infection en sécrétant de multiples facteurs bioactifs, contribuant à l’environnement de l’hôte. Cela donne aux hMSC un avantage clinique par rapport aux produits pharmaceutiques traditionnels.

Des études antérieures menées par l’équipe de Bonfield décrivaient le potentiel des hMSC et de leurs produits sécrétés («surnageants») pour traiter d’autres types d’infections pulmonaires, notamment Pseudomonas aeruginosa et Staphylococcus aureus, mais ces études sont les premières à décrire la capacité des hMSC à gérer deux des les groupes de MNT les plus problématiques, Mycobacterium avium (M. avium) et Mycobacterium intracellulare (M. intracellulare). Comme ces études actuelles, les hMSC ont démontré un potentiel antimicrobien, anti-inflammatoire et antifibrotique important, tous deux en milieu de culture (in vitro) et chez les animaux (in vivo). En outre, ils ont également documenté que le traitement par hMSC améliore l’efficacité des antibiotiques, conduisant à une diminution de la dose nécessaire pour éradiquer les bactéries.

Dans le même temps, ces études ont souligné que toutes les préparations de hMSC n’ont pas le même niveau de puissance ou de durabilité. « Cela nous a suggéré qu’il est essentiel d’identifier le donneur de hMSC approprié et la préparation ultérieure pour des applications spécifiques à une maladie. C’était le but de notre étude actuelle », a déclaré le Dr Bonfield.

Tous les deux M. avium et M. intracellulare sont des bactéries à croissance lente, de sorte que les chercheurs ont trouvé difficile d’étudier ce qui se passe dans les infections à MNT soutenues, car chez les petits animaux, les bactéries disparaissent rapidement, tandis que les animaux plus gros coûtent trop cher pour définir le dosage, le moment et la durée d’un nouveau traitement, Dr Bonfield c’est noté. Son équipe devait donc d’abord développer de nouveaux modèles de M. avium et M. intracellulare infections pulmonaires qui leur permettraient effectivement d’étudier cette question.

«Dans les études précédentes, nous avions développé un protocole innovant dans lequel M. avium et M. intracellulare peuvent être évalués sur une semaine au lieu des quatre à six semaines habituelles », a expliqué le Dr Bonfield. in vivo pour les maladies chroniques nécessitait une innovation supplémentaire « Nous l’avons fait en incorporant des MNT dans des billes d’un polysaccharide extrait d’algue appelée agarose, puis en les injectant à des souris atteintes de mucoviscidose. Les billes se dégradent progressivement, libérant le MNT dans les souris et prolongeant ainsi le temps de l’infection et de la réponse inflammatoire. Ce système de modélisation a été très efficace pour générer des scénarios d’infection aiguë et chronique dans tous nos modèles. « 

Les chercheurs ont ensuite identifié la puissance de la hMSC spécifique au donneur contre M. avium et M. intracellulare, encore une fois in vitro et in vivo en utilisant des souris CF. «Chaque préparation de hMSC de donneur a un profil unique en termes de réponse des cellules aux agents pathogènes, ce qui se traduit probablement par leur efficacité et la réponse du patient au traitement par hMSC», a déclaré le Dr Bonfield.

« Se concentrer sur la réponse hMSC aux MNT et l’efficacité de in vitro et in vivo L’activité anti-NTM fournit une direction pour identifier la signature hMSC optimale pour la thérapie anti-NTM. Les données tirées de notre étude commencent à définir cette empreinte digitale hMSC unique. «