Biologie Augmentation de la capacité de prolifération et de différenciation de cellules souches mésenchymateuses humaines par transduction avec le gène Nanog
La transplantation d'organes au Japon fait face à une grave pénurie de donneurs d'organes. Ainsi, un nombre croissant de patients japonais vont à l'étranger pour subir une transplantation d'organe. La médecine régénératrice utilisant des cellules souches mésenchymateuses de la moelle osseuse des patients eux-mêmes pourrait être une solution possible à ce problème.
Depuis 2001, l'AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) travaille sur la culture, la prolifération et la différenciation des cellules souches pluripotentes mésenchymateuses. Ces cellules souches une fois cultivées ont déjà été transplantées à des patients souffrant de maladies des os ou de maladies cardiaques. Cependant, les cellules souches mésenchymateuses issues de la moelle osseuse voient leur capacité de prolifération et de différenciation diminuer de façon drastique quelques semaines après le début de leur mise en culture limitant de ce fait leurs applications cliniques.
L'AIST en collaboration avec la compagnie Stem Cell Sciences Ltd. a mis en place il y a environ 3 ans un programme de recherche dont l'objectif est de déterminer si la capacité de prolifération des cellules souches mésenchymateuses peut être prolongée par la transduction d'un gène exprimé dans les cellules souches embryonnaires. La transduction est une technique permettant l'insertion d'un gène dans une cellule par l'intermédiaire d'un rétrovirus. Les gènes utilisés dans cette expérience sont Nanog et Sox2, des facteurs de transcription exprimés dans les cellules souches embryonnaires et qui pourraient permettent le maintien des capacités de prolifération et de différenciation des cellules souches mésenchymateuses.
Des cellules souches mésenchymateuses de moelle osseuse humaine cryopreservées par l'AIST ont donc été transduites avec un rétrovirus dans lequel soit le gène Sox2, soit le gène Nanog avait été cloné. Les chercheurs ont constaté que la capacité de prolifération des cellules témoins (non transduites) avait diminué au bout de 3 à 6 semaines de culture alors que dans les mêmes conditions de culture, les cellules dans lesquelles le gène Nanog avait été intégré montraient une capacité de prolifération plusieurs centaines de fois plus élevée que les cellules témoins. Ces cellules ont ensuite été cultivées en présence d'un facteur de différenciation et elles ont montré une capacité de différenciation (différenciation ostéogénique) 100 fois plus élevée que celle des cellules témoins.
Par contre la transduction des cellules souches mésenchymateuses par le gène Sox2 n'augmente leur capacité de proliférer et de se différencier qu'à la condition qu'un facteur de croissance (basic fibroblast growth factor, en français facteur basique de croissance des fibroblastes ou b-FGF) soit présent dans le milieu de culture ; mais sans ce facteur de croissance, les cellules souches mésenchymateuses transduites avec le gène Sox2 ne montrent pas d'augmentation de leur capacité de proliférer ou de se différencier.
Les cellules utilisées pour cette recherche étaient des cellules cryopréservées qui avaient déjà été utilisées à des fins cliniques chez des patients. Les résultats de ces travaux pourraient donc bientôt être appliqués à la médecine régénératrice de ces mêmes patients chez qui ces cellules avaient été prélevées. Toutefois, avant de pouvoir utiliser ces cellules en thérapie cellulaire, il faudra en vérifier l'innocuité car cette méthode utilise des rétrovirus pour introduire le facteur Nanog dans les cellules souches mésenchymateuses.
Ces travaux sont publiés dans la version électronique d'"Experimental Cell Research".
