Bien que les cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC) offrent des opportunités prometteuses pour les thérapies cellulaires personnalisées, leur application clinique est confrontée à des défis majeurs, notamment la tumorigénicité, l’immunogénicité et l’hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle1, qui ont un impact sur leur innocuité, leur efficacité et leur rentabilité. De plus, les progéniteurs engagés dans la lignée dérivés de lignées hiPSC conventionnelles et amorcées sont générés avec des efficacités de différenciation inter-lignées très variables2, et présentent une greffe et une fonctionnalité in vivo limitées. Cependant, ces limitations peuvent être surmontées à l’aide de méthodes de reprogrammation optimisées3 ou d’états alternatifs des cellules souches 4,5.
Bien que l’efficacité de la reprogrammation épisomale non virale des cellules somatiques cutanées ou sanguines en hiPSC soit faible (~0,01 %-2 %)6, une reprogrammation à quatre facteurs hautement optimisée des progéniteurs CB peut être atteinte et peut atteindre jusqu’à 50 % d’efficacité globale dans des conditions de co-culture activées par des cellules souches stromales mésenchymateuses activées par des progéniteurs (CSM)7. Dans ce système, la reprogrammation cellulaire des progéniteurs myéloïdes CB a été accélérée par des signaux stromaux solubles et dépendants du contact. Les lignées épisomiques de cellules souches de cellules souches dérivées de CB amorcées par le stroma (SP) se sont différenciées en progéniteurs vasculaires (VP) avec des efficacités plus élevées que les celluleshiPSC 3,5 conventionnelles dérivées de fibroblastes. Les VP dérivés de SP-CB-iPSC ont montré une identité transcriptionnelle embryonnaire plus authentique, une sénescence réduite et une sensibilité aux dommages à l’ADN 3,4. Le VP dérivé de SP-CB-iPSC a également démontré une greffe in vivo plus robuste que le VP conventionnel dérivé d’hiPSC après transplantation systémique ou directe dans le vitré de souris adultes immunodéficientes endommagées par ischémie-reperfusionrétinienne 3,4.
Zimmerlin et al. ont établi un système de reprogrammation chimique en deux étapes (« LIF-5i -> LIF-3i ») qui fait passer des cellules souches pluripotentes humaines conventionnelles amorcées à un état TIRN-SC avec un potentiel de différenciation multi-lignées amélioré5. Les progéniteurs vasculaires différenciés dérivés de TIRN-SC ont présenté une fonctionnalité plus élevée, une plus grande stabilité génomique et une greffe in vivo supérieure, comme le montre leur capacité améliorée à migrer et à revasculariser les couches neurales profondes de la rétine ischémique4. TIRN-SC a subi une reprogrammation protéogénomique pour acquérir un état hybride fonctionnel de type blastomère avec une contribution élevée dans l’essai de chimère interspécifique8. TIRN-SC a maintenu l’expression de DNMT1 et a été protégé contre l’érosion dans les régions imprimées par génomique méthylée par CpG. Il est intéressant de noter que les SP-CB-hiPSC ont été reconvertis en TIRN-SC plus efficacement que les hiPSC dérivés par d’autres méthodes moins efficaces 5,9.
Ainsi, les TIRN-SC sont un état alternatif des cellules souches avec une capacité de différenciation multi-lignées améliorée et une contribution efficace de la chimère. Optimisation supplémentaire de
La reprogrammation de TIRN-SC dans des conditions de culture définies et conformes aux BPFc facilitera la génération d’un large éventail de types de cellules et de tissus fonctionnels et greffables pour les thérapies. Pour répondre au besoin de progéniteurs thérapeutiques rentables, ces méthodes peuvent être appliquées pour produire des banques de cellules TIRN-SC de « donneur universel » (UTIR-SC) de qualité GMPc à l’aide de CB hématopoïétiques CD34+ définis par HLA ou de progéniteurs sanguins périphériques. Les progéniteurs dérivés d’UTIRN-SC définis par HLA pourraient répondre aux besoins d’un plus grand nombre de patients nécessitant une régénération immédiate et multi-lignées de tissus complexes.
Les paradigmes développés pour la greffe clinique de moelle osseuse (BMT) peuvent guider le développement de banques UTIRN-SC à partir de cellules souches hématopoïétiques partiellement compatibles HLA ou HLA-haplo-identiques provenant de registres nationaux de donneurs. Une analyse computationnelle prédictive mondiale des 10 principaux haplotypes combinés de 18 pays, dont les États-Unis, fournirait une couverture moyenne de 68,4 % des patients à partir de ces « haplobanques » hiPSC10. Une banque UTIRN-SC définie pourrait non seulement fournir des progéniteurs engagés dans la lignée, mais aussi soutenir les applications thérapeutiques TIRN-SC de systèmes de complémentation de blastocystes interspécifiques chez les animaux domestiques (p. ex., les porcs) pour la génération d’organes entiers11,12, y compris la génération de progéniteurs hématopoïétiques induisant la tolérance pour réduire le rejet de greffe dans les populations présentant une grande diversité génétique (p. ex., aux États-Unis).
Ce protocole de reprogrammation modifié pour générer des lignes hiPSC XF/FF compétentes TIRN est une première étape pour le développement de futures banques UTIRN-SC conformes aux BPF. Ce protocole décrit la reprogrammation par étapes par stroma et la validation fonctionnelle des progéniteurs myéloïdes CB humains dans les lignées XF-hiPSC conventionnelles. Ces XF-hiPSC ont démontré une réversion facile en TIRN-SC, avec une efficacité similaire aux méthodes non-XF7 et ont atteint une pluripotence fonctionnelle sans restriction, y compris une capacité améliorée à produire des tératomes bien formés et réduits par biais de lignée (par rapport aux XF-hiPSC amorcés isogéniques)4,5,9. Nous décrivons également des protocoles qui valident la différenciation directe améliorée et robuste de XF-hiPSC inversée par TIRN vers les lignées hématovasculaires.