Le développement d'un nouveau type de cellules souches peut conduire à des progrès

Une équipe dirigée par UT Southwestern a dérivé un nouveau type de cellule souche embryonnaire «intermédiaire» à partir de plusieurs espèces qui peuvent contribuer aux chimères et créer des précurseurs de spermatozoïdes et d'œufs dans une boîte de culture.

Les résultats, publiés en ligne cette semaine dans Cellule souche cellulaire, pourrait conduire à une multitude de progrès dans les domaines de la biologie de base, de la médecine régénérative et des techniques de reproduction.

Les cellules des embryons précoces ont une gamme de programmes de pluripotence distincts, qui permettent tous aux cellules de créer divers types de tissus dans le corps, explique le chef de l'étude Jun Wu, Ph.D., professeur assistant de biologie moléculaire. De nombreuses recherches antérieures se sont concentrées sur le développement et la caractérisation des cellules souches embryonnaires «naïves» (environ quatre jours après la fécondation chez la souris) et des cellules souches d'épiblaste «amorcées» (environ sept jours après la fécondation chez la souris, peu de temps après l'implantation de l'embryon. dans l'utérus).

Cependant, dit Wu, il y a eu peu de progrès dans la dérivation et la caractérisation des cellules souches pluripotentes (PSC) qui existent entre ces deux étapes – en grande partie parce que les chercheurs n'ont pas été en mesure de développer un paradigme pour maintenir les cellules dans cet état intermédiaire. On pense que les cellules dans cet état possèdent des propriétés uniques: la capacité de contribuer à des chimères intraspécifiques (organismes contenant un mélange de cellules provenant de différents individus de la même espèce) ou des chimères interspécifiques (organismes contenant un mélange de cellules de différentes espèces) et la capacité de se différencier en cellules germinales primordiales en culture, les précurseurs du sperme et des ovules.

Pour cette étude, les chercheurs ont créé avec succès des PSC intermédiaires, qu'ils ont appelés «XPSC» à partir de souris, de chevaux et d'humains.

Wu dit que ces résultats pourraient éventuellement conduire à une série d'avancées dans la recherche fondamentale et appliquée. Par exemple, examiner l'activité des gènes dans les XPSC de différentes espèces et chimères interspécifiques pourrait aider les chercheurs à comprendre quelles signatures ont été conservées au cours de l'évolution. L'examen de la communication entre les cellules dans les chimères peut aider les scientifiques à identifier des stratégies qui pourraient être utilisées pour accélérer le développement de tissus et d'organes à partir de cellules souches utilisées pour la transplantation. Et l'utilisation de cellules germinales primordiales dérivées de chimères pour créer des spermatozoïdes et des ovules pourrait aider à préserver les espèces animales menacées et à faire progresser les traitements contre l'infertilité.

«Ces XPSC ont un potentiel énorme. Notre étude aide à ouvrir la porte à chacune de ces possibilités», déclare Wu, qui est une chercheuse en recherche médicale Virginia Murchison Linthicum.

Wu note que le développement de XPSC a présenté un défi particulier parce que les conditions qui maintiennent les PSC naïfs dans un état stable sont exactement le contraire de celles qui stabilisent les PSC amorcées. Alors que les conditions de culture pour les PSC naïfs doivent activer une voie de signalisation des cellules WNT et supprimer les voies FGF et TGF-ß, les conditions pour maintenir les PSC amorcées doivent supprimer WNT et activer le FGF et le TGF-ß.

Visant l'environnement préféré pour la dérivation de XPSC, Wu et ses collègues ont placé des cellules d'embryons de souris précoces dans des cultures contenant des produits chimiques et des facteurs de croissance qui activent les trois voies. Ces cellules cultivées en laboratoire étaient extrêmement stables en culture et capables de se multiplier sans se développer davantage pendant environ deux ans.

Des expériences supplémentaires ont montré que ces cellules répondaient aux attentes que les chercheurs s'efforçaient depuis longtemps de contribuer à des chimères et de se différencier directement en cellules germinales primordiales. Wu et ses collègues ont fabriqué des chimères intraspécifiques de souris en utilisant des cellules dérivées de souris avec des couleurs de pelage différentes en injectant les cellules dans des embryons de souris précoces. Ils ont également suivi les contributions des XPSC en marquant les cellules avec une protéine fluorescente, puis en les identifiant dans tout le corps de la progéniture résultante.

L'équipe de Wu a fabriqué des chimères interspécifiques en injectant des XPSC de cheval dans des embryons de souris précoces et en permettant aux embryons de se développer chez la souris pendant plusieurs jours. Étonnamment, bien que les chevaux aient une période de gestation relativement longue – près d'un an -, les chercheurs ont découvert que ces cellules étrangères avaient contribué au développement des organes de la souris, indiquant que les signaux des cellules de souris déterminent les délais de développement des organes.

Comme les XPSC d'autres espèces, les cellules humaines ont montré qu'elles étaient capables de se différencier en une variété de tissus si les conditions de culture leur permettaient de progresser dans le développement, ainsi que de former directement des cellules germinales primordiales dans une boîte.

Source de l'histoire:

Matériaux fourni par Centre médical UT Southwestern. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.