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Investir dans des banques de cellules souches
L'un des grands avantages de la reprogrammation cellulaire - la conversion de cellules adultes en cellules souches - est la capacité de capturer la diversité génétique d'un individu. Les scientifiques utilisent maintenant cette technologie, connue sous le nom de reprogrammation de cellules souches pluripotentes induites (iPS), pour créer des banques de cellules souches provenant de différentes personnes. Les banques seront utilisées pour tester la toxicité de différents médicaments en utilisant des cellules de personnes de différentes ethnies, et pourraient potentiellement fournir des cellules pour les thérapies de remplacement tissulaire. Les chercheurs ont présenté les détails de leurs efforts au Conférence de la Société internationale pour la recherche sur les cellules souches à San Francisco cette semaine.
Shinya Yamanaka , un scientifique spécialisé dans les cellules souches au Gladstone Institute, à San Francisco, et à l'Université de Kyoto, au Japon, a créé pour la première fois des cellules iPS en 2007 en ajoutant seulement quatre gènes à des cellules adultes qui ne sont normalement actives que dans les embryons. ( James Thomson et Junying Yu à l'Université du Wisconsin, à Madison, a publié simultanément une approche similaire.) Les cellules peuvent se reproduire plusieurs fois et elles peuvent se développer en n'importe quel type de cellule dans le corps humain, les deux caractéristiques déterminantes des cellules souches embryonnaires. De plus, parce qu'elles ne sont pas fabriquées à partir d'embryons humains, les cellules iPS contournent les défis éthiques et techniques associés aux cellules souches embryonnaires.
Les scientifiques ont depuis créé des cellules iPS à partir de patients atteints de différentes maladies, notamment la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la maladie de Parkinson, et ces cellules sont utilisées pour étudier ces maladies. Un certain nombre de startups développent des moyens d'utiliser les cellules pour cribler des médicaments, à la fois pour leur toxicité dans les cellules humaines et pour leur efficacité à atténuer les signes moléculaires de la maladie. Jeanne Loring, directrice fondatrice du Center for Regenerative Medicine du Scripps Research Institute de La Jolla, en Californie, développe une banque de cellules souches qui sera utilisée pour les tests de toxicité, en se concentrant initialement sur les Africains et les Afro-Américains, des groupes connus pour avoir une forte niveau de diversité génétique. Loring et ses collaborateurs analysent un certain nombre de variantes génétiques dans les cellules qu'ils collectent, en accordant une attention particulière aux variations des enzymes métabolisant les médicaments qui peuvent affecter la façon dont les patients répondent à des médicaments spécifiques, notamment les antidépresseurs, les analgésiques et les médicaments contre les maladies cardiaques.
L'objectif à long terme des cellules iPS est de les utiliser pour réparer ou remplacer les tissus endommagés ou malades. Tout comme les greffes d'organes, les greffes de cellules souches doivent être adaptées au receveur. Cependant, Yamanaka souligne que la création de cellules personnalisées pour tous ceux qui en ont besoin est probablement trop longue et coûteuse pour être pratique. Cela peut prendre de deux à six mois pour créer une lignée de cellules souches à partir d'un individu, et une personne souffrant de lésions de la moelle épinière, par exemple, aurait probablement besoin d'une greffe de cellules dans les jours suivant la blessure. (Les traitements par cellules souches pour les lésions de la moelle épinière n'ont pas encore été approuvés par la Food and Drug Administration des États-Unis, bien qu'une entreprise espère tester bientôt les cellules souches embryonnaires à cette fin.)
L'équipe de Yamanaka travaille plutôt à créer une banque de lignées de cellules souches qui conviendrait à un grand pourcentage de la population japonaise. Bien que le concept d'une telle banque de cellules souches ait été proposé pour la première fois il y a plusieurs années pour les cellules souches embryonnaires, la technologie des cellules iPS a rendu sa création beaucoup plus facile.
Pour explorer la faisabilité de créer une banque de cellules souches, l'équipe de Yamanaka a testé le type de tissu de 107 volontaires japonais. Les gènes qui codent pour les molécules de surface cellulaire appelées antigènes leucocytaires humains (HLA) varient fortement chez les individus, et plus ces antigènes correspondent entre le donneur et le receveur, moins le système immunitaire du receveur est susceptible de rejeter le tissu transplanté. Les chercheurs ont découvert que deux des volontaires étaient homozygotes, ce qui signifie qu'ils portaient deux copies correspondantes de chacun des trois gènes HLA. En raison de ce génotype rare, ces personnes pourraient servir de donneurs à toute personne possédant ces trois antigènes, soit près d'un tiers du groupe de volontaires. Selon les calculs d'un collaborateur, seulement 50 types HLA différents pourraient couvrir 90 pour cent de la population japonaise. Les chercheurs ont depuis fabriqué des cellules iPS à partir de ces individus et montré qu'elles se comportent normalement et peuvent être différenciées en de nombreux types cellulaires.
Roger Péderson , un biologiste spécialisé dans les cellules souches à l'Université de Cambridge, au Royaume-Uni, prévient que même ce niveau d'appariement nécessiterait une certaine immunosuppression en raison de légères inadéquations HLA. Mais il est préférable de créer des lignées pour tous ceux qui en ont besoin, explique Pederson, qui a proposé l'idée d'une banque de cellules souches en 2005.
On ne sait pas encore à quel point il serait difficile de créer une banque similaire de tissus appariés pour des populations plus diverses. Les Japonais sont une population particulièrement homogène, et je me demande s'il serait possible de faire un écran similaire aux États-Unis, dit Loring. Parce que les Américains sont ethniquement hétérogènes, il y a probablement moins d'homozygotes, dit-elle.
En 2005, l'équipe de Pederson a analysé les types HLA pour les donneurs d'organes cadavériques et pour les personnes figurant sur la liste d'attente pour le don d'organes au Royaume-Uni, calculant que 150 lignées de cellules souches fourniraient une correspondance bénéfique pour environ 85 % des personnes sur la liste. Dix donneurs homozygotes pour les types HLA courants fourniraient une correspondance bénéfique pour environ 67 pour cent. Les chercheurs ne créent pas encore une telle banque, mais ils analysent la meilleure façon de créer une banque de cellules cliniquement utile.
La banque de cellules souches basée sur la population n'en est qu'à ses débuts. (Les banques de sang de cordon ombilical des nouveau-nés, souvent conservées dans des établissements privés par les parents, représentent un type de banque différent. Les cellules souches de ce sang sont utiles pour un ensemble limité de maladies rares, et elles ne peuvent pas être étendues ou différenciées de la même manière que l'iPS les cellules peuvent.) Alors que les scientifiques étudient les moyens d'utiliser les cellules iPS comme traitements de la maladie, aucune n'a encore été testée dans des essais cliniques. De plus, ces cellules ne sont pas encore adaptées à la transplantation humaine ; la façon dont ils sont actuellement fabriqués peut comporter un certain risque de cancer. Nous n'avons toujours pas déterminé quel type d'induction est le meilleur, mais après avoir résolu les problèmes techniques, la création de ce type de banque serait faisable, explique Yamanaka.