Cellules cutanées humaines tournées directement dans les neurones fonctionnels


Cellules cutanées humaines tournées directement dans les neurones fonctionnels

Des scientifiques en Californie ont transformé des cellules de peau humaine directement en neurones fonctionnels ou cellules du cerveau, en contournant le stade des cellules souches pluripotentes, selon une étude publiée dans le journal La nature cette semaine.

Le processus a duré de quatre à cinq semaines et n'a nécessité que l'addition de quatre gènes pour effectuer la transformation.

L'année dernière, la même équipe, de l'École de médecine de l'Université de Stanford, a montré qu'il était possible de convertir des cellules de peau de souris directement en neurones.

Ils ont utilisé une combinaison similaire de protéines dans la conversion de cellules humaines comme celles utilisées dans la conversion de cellules de souris, sauf que le processus humain était moins efficace et a pris plus de temps.

La découverte est importante car elle évite de faire des cellules souches pluripotentes induites (iPS) et peut rendre plus facile de créer et d'étudier des neurones qui sont patients ou spécifiques à la maladie en laboratoire.

Les cellules iPS prennent des mois pour créer, et des rapports récents ont soulevé d'autres problèmes. Les études chez les souris de laboratoire suggèrent qu'ils rejettent des cellules iPS génétiquement identiques en raison des gènes utilisés pour les induire. On craint aussi qu'ils ne déclenchent des tumeurs.

L'auteur principal, le Dr Marius Wernig, professeur adjoint de pathologie et membre de l'Institut Stanford pour la biologie des cellules souches et la médecine régénératrice, a déclaré à la presse:

«Nous sommes maintenant beaucoup plus proches de pouvoir imiter le cerveau ou les maladies neurologiques au laboratoire».

"Nous pourrions peut-être même utiliser un jour ces cellules pour des thérapies humaines", a-t-il ajouté.

L'étude est la plus récente dans le nouveau domaine de la transdifférenciation à mouvement rapide, où les cellules sont forcées de prendre de nouvelles identités. Au cours des 12 derniers mois, les scientifiques ont transformé le tissu conjonctif de la peau en cellules cardiaques, cellules sanguines et cellules du foie, rapporte Nature News.

Après leur succès avec les cellules de la peau de la souris, l'équipe a procédé à un processus organisé pour la répéter avec des cellules humaines.

D'abord, ils ont prouvé qu'ils pouvaient convertir les cellules souches embryonnaires humaines en neurones en les infectant avec un virus exprimant les mêmes trois gènes qu'ils utilisaient dans l'expérience de la souris. Ils ont appelé le traitement "BAM", abrégé pour les trois gènes, les facteurs de transcription Brn2, Ascl1 et Myt1.

Le traitement BAM a pris seulement six jours pour transformer les cellules souches embryonnaires humaines en neurones fragiles et a également travaillé sur les cellules iPS.

Mais quand ils ont déménagé à l'étape suivante, et ont utilisé le traitement BAM pour faire avec les cellules de la peau humaine ce qu'ils ont réalisé avec les cellules de la peau de la souris, ils ont eu des problèmes.

En utilisant des cellules de fibroblastes cutanés de la peau des fœtus avortés et le prépuce des nouveau-nés, ils ont trouvé que le traitement BAM était capable de créer avec succès des cellules qui ressemblaient à des neurones, mais ils manquaient d'une fonction importante: ils ne pouvaient pas déclencher les impulsions électriques nécessaires pour communiquer avec L'un et l'autre.

Les chercheurs ont donc supposé qu'un ingrédient manquait, et, par essais et erreurs, ils l'ont finalement trouvé, un quatrième facteur de transcription, le gène appelé NeuroD.

Avec NeuroD ajouté en utilisant le porteur de virus, Wernig et ses collègues ont réussi à inciter plusieurs des neurones à répondre à la stimulation électrique de sorte qu'en quelques semaines, ils faisaient des connexions synaptiques avec les neurones de la souris qui se développaient à côté d'eux.

Il y a des problèmes: bien que dans le cas des souris, environ 20% des peaux peuvent être converties directement en neurones, avec des cellules de peau humaines cette efficacité diminue à environ 2% ou 4%. Et tandis que le processus de la souris ne prend que des jours, pour la peau humaine, il est question de plusieurs semaines, et les impulsions électriques des neurones résultants ne sont pas aussi fortes que celles des neurones naturellement dérivés.

L'équipe travaille maintenant à essayer de surmonter ces problèmes et à perfectionner une culture croissante qui augmente la vitesse et l'efficacité du processus de conversion directe.

"De toute évidence, les souris et les humains sont différents de façon significative", a déclaré Wernig.

Une autre équipe de Stanford a récemment transformé les cellules de la peau en cellules iPS et les a ensuite incité à devenir des neurones spécifiques du patient pour traiter une femme atteinte de la maladie de Parkinson. Mais le processus nécessite beaucoup de main-d'œuvre et repose sur des lignées cellulaires qui ont une plus petite diversité de diversité par rapport aux neurones naturellement créés.

En comparant la méthode de conversion directe à la méthode iPS, Wernig a déclaré qu'il était important de continuer à travailler sur les deux:

"L'approche de la cellule iPS est faisable et s'est avérée fonctionner".

"Il est possible que la meilleure approche puisse varier en fonction de la maladie ou du type de recherche menée", at-il ajouté.

Les instituts nationaux de la santé, l'Institut Stanford pour la biologie des cellules souches et la médecine régénératrice, la Fondation Donald E. et Delia B. Baxter, la Fondation médicale Ellison, la Fondation Stinehard-Reed et la Fondation des cellules souches de New York ont ​​fourni des fonds et du soutien Pour la recherche, tout comme le département de pathologie de Stanford.

"Induction de cellules neuronales humaines par des facteurs de transcription définis".

Zhiping P. Pang, Nan Yang, Thomas Vierbuchen, Austin Ostermeier, Daniel R. Fuentes, Troy Q. Yang, Ami Citri, Vittorio Sebastiano, Samuele Marro, Thomas C. Südhof et Marius Wernig

La nature Publié en ligne le 26 mai 2011

DOI: 10.1038 / nature10202

Article connexe (janvier 2010): Les cellules de la peau de la souris se tournent directement vers les neurones, ignorant la phase IPS

Autres sources: Stanford School of Medicine, Nature News.

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