Application de la coloration des mitochondries vivantes dans le tri cellulaire pour purifier les hépatocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme
1 décembre 2023
Les hépatocytes dérivés de cellules souches pluripotentes peuvent être purifiés par tri cellulaire, en utilisant une combinaison de coloration de la molécule d’adhésion des cellules leucocytaires activées (ALCAM, également connue sous le nom de CD166).
Le champ d’application de notre recherche est de purifier les hépatocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites par l’homme, en utilisant sans modification génétique. Nous visons à aborder la question du risque tumorigène associé aux cellules indifférenciées, parmi celles différenciées des cellules iPS humaines. L’un des défis expérimentaux actuels est la faible pureté des cellules, en raison du stockage mécanique du tri.
Nous développons une nouvelle méthode de purification, qui utilise les caractéristiques métaboliques uniques des hépatocytes, pour une purification à grande échelle. Une méthode de tri non cellulaire pour les cellules progénitrices hépatiques ne peut pas obtenir d’hépatocytes purs. Un autre pour les hépatocytes matures ne peut traiter qu’une petite fraction des hépatocytes, en raison de l’expression limitée de la protéine marqueur.
En revanche, notre approche permet d’obtenir des hépatocytes à différents niveaux de maturation avec une eve plus élevée. Les hépatocytes humains dérivés de cellules iPS sont extrêmement immatures et présentent une expression plus réduite des macro-hépatocytes après purification. Notre objectif futur est d’améliorer la modulation des hépatocytes à l’aide de la technologie organoïdale et des progrès quotidiens de la médecine régénérative et de la découverte de médicaments.
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Aperçu
Cette étude aborde la purification d'hépatocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induites humaines à l'aide d'une méthode de tri cellulaire nouvelle, évitant ainsi les modifications génétiques. La recherche met l'accent sur la surmontée des difficultés telles que la faible viabilité cellulaire durant le tri et vise à obtenir un rendement accru d'hépatocytes matures pour des applications en médecine régénérative et en découverte de médicaments.
Composantes clés de l'étude
Domaine de recherche
- Biologie des cellules souches
- Différenciation des cellules hépatiques
- Technologies de tri cellulaire
Contexte général
- Les cellules souches pluripotentes présentent un potentiel en médecine régénérative.
- Les cellules indifférenciées résiduelles posent des risques de tumorigénicité.
- Les méthodes actuelles manquent d'efficacité pour obtenir des hépatocytes purs.
Méthodes utilisées
- Tri de cellules par fluorescence activée (FACS)
- Cellules souches pluripotentes induites humaines
- Techniques de viabilité cellulaire et de coloration
Résultats principaux
- La méthode a permis d'obtenir avec succès des hépatocytes matures avec une haute pureté (97 %).
- La viabilité cellulaire a été améliorée, résolvant ainsi les problèmes liés au stress mécanique associé au tri.
- Des populations pures de cellules de type hépatocytaire ont démontré une morphologie caractéristique.
Conclusions
- Cette étude démontre l'efficacité d'une méthode de tri novatrice pour obtenir des hépatocytes purs à partir de cellules souches.
- Les résultats sont pertinents pour améliorer les stratégies de médecine régénérative et les efforts de découverte de médicaments.
Questions fréquemment posées
Pertinence professionnelle pour l'industrie
La purification d'hépatocytes dérivés de CIPSi humains constitue un point critique tant pour la médecine régénérative que pour la découverte préclinique de médicaments, car la présence de cellules indifférenciées résiduelles comporte des risques de tumorigénicité. Le protocole de tri cellulaire par cytométrie en flux (FACS) décrit ici s'appuie sur la coloration mitochondriale et la sélection du marqueur d'expression ALCAM afin d'obtenir des populations d'hépatocytes de haute pureté, sans recourir à une modification génétique. Cette approche permet des applications ultérieures plus sûres et renforce la fiabilité prédictive des modèles de maladies et de l'évaluation de composés chimiques.
Applications stratégiques en R-D biopharmaceutique
Découverte précoce et validation de cibles
- Permet la validation fonctionnelle de la différenciation des hépatocytes à partir de cellules souches pluripotentes.
- Réduit l'ambiguïté biologique en isolant des populations d'hépatocytes matures pour des études mécanistiques.
- Renforce la confiance prédictive dans l'engagement des cibles et l'analyse des voies métaboliques à l'aide de cellules purifiées.
Développement de tests et criblage
- Fournit des populations d'hépatocytes standardisées et de haute pureté pour le développement d'essais reproductibles.
- Permet l'évaluation quantitative de marqueurs spécifiques des hépatocytes, tels que l'expression de l'albumine.
- Permet un criblage fiable de composés en minimisant la contamination par des cellules indifférenciées ou non hépatocytaires.
Recherche translationnelle et préclinique
- Améliore la modélisation des maladies en fournissant des hépatocytes validés fonctionnellement pour les études de toxicité et de métabolisme.
- Facilite l'alignement des biomarqueurs translationnels grâce à une expression constante du phénotype cellulaire et des marqueurs.
- Réduit les risques lors du passage aux phases précliniques en assurant la pureté de la population cellulaire et la maturité fonctionnelle.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette méthode de purification basée sur la cytométrie en flux s'intègre dans la continuité de la découverte, allant de la différenciation des cellules souches à l'identification de candidats thérapeutiques et à la validation préclinique.
- Découverte en biologie : Soutient la vérification des hypothèses et la réduction des risques biologiques en isolant des hépatocytes matures à partir de cultures hétérogènes.
- Évaluation : Fournit des populations cellulaires prêtes pour les tests et reproductibles, destinées à l'évaluation de composés en aval.
- Analyse : Permet la mesure quantitative de l'albumine et d'autres marqueurs des hépatocytes afin de comparer les conditions de différenciation.
- Recherche translationnelle : Assure une continuité pour les études précliniques nécessitant des hépatocytes humains validés.
- Réutilisation en milieu professionnel : Met en place un protocole évolutif, non génétique, adaptable à d'autres lignées dérivées de cellules souches.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans les études basées sur les hépatocytes.
- Valeur opérationnelle : Standardise la purification, améliore la reproductibilité et permet la montée en échelle pour des études plus vastes.
- Valeur stratégique : Améliore la qualité des décisions d'orientation (go/no-go) et réduit les risques biologiques en phase avancée dans les filières de régénération et de découverte de médicaments.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque en fournissant des populations cellulaires de haute pureté et validées fonctionnellement.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en culture de cellules souches, en utilisation du FACS et en analyse d'immunomarquage.
- Exige un accès à des équipements de tri cellulaire avancés et à une infrastructure analytique.
- Implique une standardisation interéquipes des stratégies de sélection et de la validation des marqueurs.
- Peut nécessiter des adaptations selon les lignées de CIPSc ou les protocoles de différenciation.
- La viabilité cellulaire peut être affectée par le stress mécanique durant le tri et doit être optimisée.
Foire aux questions en biopharmacie
Chapters in this video
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Introduction
1:34
Hepatic Differentiation of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells in 2D Cultures
3:52
Cell Preparation for Purification of Human‐Induced Pluripotent Stem Cells‐Derived Hepatocytes
6:44
Fluorescence&‐Activated Cell Sorting of Hepatocytes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells
