Médecine régénérative : comment les scientifiques fabriquent des cellules

Newswise — LOS ANGELES (19 septembre 2023) — En 1998, des scientifiques ont rapporté être capables de dériver des cellules d’embryons humains qui pourraient se développer en presque toutes les cellules du corps. En 2007, le domaine a fait un grand pas en avant lorsque les scientifiques ont découvert qu’ils pouvaient reprogrammer les cellules cutanées adultes humaines pour qu’elles agissent comme ces cellules souches embryonnaires.

Les cellules adultes transformées à l’état embryonnaire – également appelées cellules souches pluripotentes induites – sont déjà utilisées pour étudier les moyens de réparer les tissus du corps et à modèle de maladies humaines. Mais cette recherche a besoin de cellules, de beaucoup de cellules de haute qualité. C’est là qu’interviennent les centres de biofabrication comme celui de Cedars-Sinai.

Dhruv Sareen, PhDdirecteur exécutif du Centre de biofabrication Cedars-Sinaia parlé avec le Cèdres-Sinaï Rédaction sur la manière dont le centre soutient la recherche médicale et sur la manière dont une récente subvention de 2 millions de dollars du California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) contribue à poursuivre sa mission.

Que fait le Centre de biofabrication Cedars-Sinai ?

Le centre de biofabrication est issu du Conseil des gouverneurs de l’Institut de médecine régénérative de Cedars-Sinai et produit des cellules destinées à la fois à la modélisation et au traitement des maladies humaines. L’un des principaux objectifs est de créer des cellules souches pluripotentes induites, ou iPSC, qui sont des cellules dérivées de cellules cutanées ou sanguines qui ont été reprogrammées dans un état embryonnaire. Cela leur permet de se développer en n’importe quelle cellule du corps.

Ces cellules peuvent ensuite être utilisées pour créer de nouveaux modèles de maladies humaines telles que cancer ou la maladie de Parkinson. Une autre utilisation en plein essor consiste à reprogrammer des cellules sanguines saines de donneurs en CSPi et à créer des milliards de cellules spécialisées pour rajeunir et fournir des applications thérapeutiques. Ces cellules peuvent être utilisées pour des traitements, par exemple pour remplacer les neurones morts chez les patients atteints de la maladie de Parkinson ou de dystrophie musculaire, ou pour créer des cellules immunitaires qui agissent comme véhicules de distribution pour traiter les cancers.

Nous produisons également des lignées iPSC génétiquement modifiées. Ces lignées cellulaires pourraient être utilisées pour cibler plus efficacement les cellules cancéreuses ou pour améliorer le fonctionnement et la transplantation d’une thérapie cellulaire régénérative.

Comment les scientifiques produisent-ils des thérapies à base de cellules souches et géniques ?

Nous prélevons des cellules adultes, comme celles de la peau ou du sang d’adultes, ou des cellules du sang du cordon ombilical, et nous les reprogrammons au cours du développement en iPSC. Pour ce faire, nous insérons temporairement divers gènes, facteurs de croissance et produits chimiques dans les cellules. Le processus de transformation prend environ un mois.

Ces cellules sont ensuite isolées et transférées dans des boîtes de Pétri plus grandes pour leur permettre de se multiplier et de se développer. Nous créons de grandes « banques » de cellules à partir de ces cellules, appelées lignées de cellules souches. Il faut encore deux à trois mois pour créer une lignée cellulaire à partir de quelques cellules transformées.

Nous pouvons toujours revenir aux cellules, qu’elles soient vivantes ou congelées, et en créer d’autres copies de manière presque infinie.

Nous créons également des versions génétiquement modifiées de cellules iPS en utilisant les méthodes les plus récentes, comme CRSPR/Cas9, pour introduire de nouveaux gènes, supprimer des gènes existants ou modifier des gènes anormaux.

Où vont les cellules une fois produites ou reprogrammées ?

Nous fabriquons des lignées cellulaires iPS pour les chercheurs de Cedars-Sinai ainsi que pour les chercheurs d’autres universités et instituts de recherche. Nous fournissons également des lignées cellulaires aux enquêteurs des sociétés biotechnologiques et pharmaceutiques. À ce jour, nous avons généré plus de 1 200 lignes iPSC.

Notre équipe développe également des iPSC et des iPSC éditées par des gènes pour des thérapies cellulaires spécifiques destinées aux premiers essais cliniques sur l’homme. Nous travaillons également avec différents types de cellules. Par exemple, nous soutenons un essai clinique qui étudie une nouvelle thérapie cellulaire potentielle impliquant des cellules souches rétiniennes adultes pour la dégénérescence maculaire sèche liée à l’âge. Pour cet essai, nous générons les cellules rétiniennes adultes dans notre centre dans des conditions strictes réglementées par la Food and Drug Administration des États-Unis, les mettons dans un flacon et les expédions pendant la nuit pour les transplanter dans les yeux des patients le lendemain.

Chaque processus impliqué dans le cycle de vie de la production d’une thérapie cellulaire est documenté et enregistré conformément aux exigences de la FDA américaine.

Quelle est la taille du centre ?

Nous disposons d’environ 25 000 pieds carrés de laboratoire physique et d’espace de fabrication. Nous sommes dotés de 40 scientifiques, spécialistes, techniciens et assistants, ainsi que de 10 membres du personnel de soutien, notamment des gestionnaires, des administrateurs, des opérateurs d’installations, du personnel d’assurance qualité et du personnel de contrôle.

Quelles sont les plus grandes réalisations du centre ?

Il y en a beaucoup, mais pour n’en citer que quelques-uns, en 2017, nous avons pu obtenir les autorisations pour construire l’installation. La construction a été achevée en 2020 avant la pandémie de COVID. Nous avons été mandatés et qualifiés pour démarrer nos opérations en 2021, puis agréés par le Département de la santé publique de Californie. Nous avons créé le plus grand référentiel au monde de 1 000 iPSC provenant de patients atteints de sclérose latérale amyotrophique, également connue sous le nom de SLA, qui sont accessibles aux chercheurs via notre portail. Nous avons également produit le premier ensemble de cellules thérapeutiques rétiniennes destinées aux patients inscrits à un essai clinique sur la dégénérescence maculaire sèche de l’adulte. Nous avons également reçu une subvention de 3,12 millions de dollars du ministère de la Défense pour permettre la création de lignées et de méthodes iPSC de qualité clinique afin de créer des cellules endothéliales vasculaires dérivées d’iPSC cliniquement compatibles afin de développer de futurs traitements par cellules souches régénératives pour des maladies ou des affections telles que les plaies chroniques, l’ischémie et la septicémie.

Plus récemment, nous avons reçu une subvention d’infrastructure du CIRM de 2 millions de dollars pour poursuivre la mission de Radio-Canada.

Comment la subvention du CIRM aide-t-elle le centre à atteindre ses objectifs ?

Cela améliorera notre efficacité opérationnelle, notamment notre capacité à personnaliser et à mettre en œuvre des systèmes de fabrication électronique de qualité pour la fabrication de thérapies cellulaires. La subvention nous aidera également à nous développer en intégrant l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle dans la production de lignées cellulaires.

Enfin, la subvention nous permettra de nous associer à des collèges communautaires pour créer un programme de stages et de certificats de formation axé sur les thérapies cellulaires et géniques. Nous formerons la prochaine génération de scientifiques et de personnel de soutien en médecine régénérative.

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