Premier modèle d'embryon humain précoce généré à partir de cellules cutanées

Dans une découverte qui révolutionnera la recherche sur les causes des fausses couches précoces, de l'infertilité et de l'étude du développement humain précoce – une équipe internationale de scientifiques dirigée par l'Université Monash de Melbourne, en Australie, a généré un modèle d'embryon humain à partir de cellules cutanées.

Sur la photo (de gauche à droite): doctorant au Polo Lab Jia Ping Tan, professeur Jose Polo, Dr Xiaodong (Ethan) Liu. Crédit d'image: Université Monash

L'équipe, dirigée par le professeur Jose Polo, a reprogrammé avec succès ces fibroblastes ou cellules de la peau en une structure cellulaire tridimensionnelle qui est morphologiquement et moléculairement similaire aux blastocystes humains. Appelés iBlastoids, ceux-ci peuvent être utilisés pour modéliser la biologie des premiers embryons humains en laboratoire.

La recherche, publiée aujourd'hui dans Nature, a été dirigée par le professeur Polo, du Biomedicine Discovery Institute de l'Université Monash et de l'Australian Regenerative Medicine Institute, et comprend les premiers auteurs, le Dr Xiaodong (Ethan) Liu et l'étudiante au doctorat Jia Ping Tan, ainsi que les groupes de Collaborateurs australiens Dr Jennifer Zenker, de l'Université Monash et professeur Ryan Lister de l'Université d'Australie occidentale et collaborateurs internationaux, professeur associé Owen Rackham de l'Université Duke-National de Singapour et professeur Amander Clark de UCLA aux États-Unis.

Cette réalisation est une avancée significative pour l'étude future du développement humain précoce et de l'infertilité. À ce jour, la seule façon d'étudier ces premiers jours a été d'utiliser des blastocystes difficiles à obtenir et rares obtenus à partir de procédures de FIV.

iBlastoids permettra aux scientifiques d'étudier les toutes premières étapes du développement humain et certaines des causes de l'infertilité, des maladies congénitales et de l'impact des toxines et des virus sur les embryons précoces – sans utiliser de blastocystes humains et, surtout, à une échelle sans précédent, en accélérant notre compréhension et le développement de nouvelles thérapies. »

Jose Polo, professeur, Institut de découverte de la biomédecine de l’Université Monash et Institut australien de médecine régénérative

Le Polo Lab a réussi à générer les iBlastoïdes en utilisant une technique appelée «reprogrammation nucléaire» qui leur a permis de changer l'identité cellulaire des cellules de la peau humaine qui – lorsqu'elles sont placées dans un échafaudage en gelée 3D connu sous le nom de matrice extracellulaire – s'organisent en blastocystes. structures qu'ils ont nommées iBlastoids.

Les iBlastoïdes modélisent la génétique et l'architecture globales des blastocystes humains, y compris une structure de type masse cellulaire interne composée de cellules de type épiblaste, entourée d'une couche externe de cellules de type trophectoderme et d'une cavité ressemblant au blastocèle.

Dans les embryons humains, l'épiblaste se développe en embryon proprement dit, tandis que le trophectoderme devient le placenta. Cependant, "les iBlastoïdes ne sont pas complètement identiques à un blastocyste. Par exemple, les blastocystes précoces sont enfermés dans la zone pellucide, une membrane dérivée de l'ovule qui interagit avec le sperme pendant le processus de fécondation et disparaît plus tard. ils ne possèdent pas de zona pellucida », a-t-il dit.

Un iBlastoïde n'est pas généré à l'aide d'un ovule ou d'un sperme et a une capacité limitée à se développer au-delà des premiers jours.

L'auteur principal de l'article Nature, le Dr Xiaodong (Ethan) Liu, chercheur postdoctoral au Polo Lab, a déclaré: «Ce n'est que lorsque toutes les données se sont rassemblées et ont indiqué le même endroit que nous pourrions croire que nous avions fait une telle une découverte."

Nous avons été vraiment étonnés de découvrir que les cellules de la peau peuvent être reprogrammées dans ces structures cellulaires 3D ressemblant au blastocyste.

Jia Ping Tan, co-première auteure et doctorante, Polo Lab

La recherche est publiée alors que l'International Society for Stem Cell Research est sur le point de publier des lignes directrices pour la recherche sur la modélisation d'embryons humains in vitro suite aux rapports de 2017 et 2018 sur la génération de «blastoïdes» de souris in vitro par les scientifiques du Royaume-Uni et des Pays-Bas ainsi que des progrès dans la génération de cellules souches humaines qui reproduisent des aspects du développement embryonnaire précoce. Ces lignes directrices sont attendues au premier semestre de cette année.

On ne sait pas si les nouvelles lignes directrices feront référence à l'étude publiée aujourd'hui dans Nature, qui est la première à produire un modèle intégré de cellules souches qui imite étroitement le destin clé et les décisions spatio-temporelles prises par l'embryon humain précoce. Cependant, dans un article publié dans Stem Cell Reports en février dernier (2020), la Société déclare que: «si de tels modèles pouvaient être développés pour l'embryon humain précoce, ils auraient de grands avantages potentiels pour comprendre le développement humain précoce, pour la science biomédicale, et pour réduire l'utilisation d'animaux et d'embryons humains dans la recherche. Cependant, les lignes directrices pour la conduite éthique de cette ligne de travail ne sont pas encore bien définies. »

Bien qu'il n'y ait pas de précédent législatif en ce qui concerne le travail avec des modèles de cellules souches humaines intégrées de blastocystes, tels que les iBlastoïdes, toutes les expériences ont reçu l'approbation d'éthique humaine de l'Université Monash conformément à la loi australienne et aux directives internationales faisant référence à la «règle de la strie primitive» qui stipule que l'homme les blastocystes ne peuvent pas être cultivés au-delà du développement de la strie primitive, une structure transitoire qui apparaît au jour 14 dans le développement embryonnaire.

En vertu de ces recommandations législatives, bien que les iBlastoids soient différents des blastocystes, le Polo Lab n'a pas cultivé leurs iBlastoids au-delà du jour 11. in vitro et ils ont été étroitement surveillés pour l'apparition de gènes primitifs associés à des stries.

L'infertilité et la fausse couche peuvent être causées par des embryons humains à un stade précoce qui ne parviennent pas à s'implanter ou qui ne progressent pas au moment de l'implantation. Cela a lieu dans les deux premières semaines après la conception, lorsque les femmes ne savent même pas qu'elles sont enceintes. Ces fausses couches “ silencieuses '' sont susceptibles de représenter une proportion importante du nombre total de fausses couches qui se produisent et, selon le professeur Polo, la génération d'iBlastoids fournit un système modèle qui permettra de mieux comprendre ce stade précoce de la grossesse.

Le professeur Ross Coppel, vice-doyen à la recherche de la faculté de médecine de l'Université Monash, a noté que cette découverte permettra le développement de méthodes améliorées pour la FIV, le développement de protocoles de thérapie génique d'embryons et de méthodes de dépistage meilleures et plus informatives pour les nouveaux médicaments. .

Avec des recherches plus poussées et les bonnes ressources, cette découverte pourrait ouvrir des industries entièrement nouvelles en Australie et à l'international. »

Ross Coppel, Professeur, Vice-doyen à la recherche de la Faculté de médecine, Université Monash

Lisez l'article complet dans Nature intitulé: Modélisation des blastocystes humains en reprogrammant les fibroblastes en iBlastoïdes.

La source:

Référence du journal:

Liu, X., et coll. (2021) Modélisation des blastocystes humains en reprogrammant les fibroblastes en iBlastoïdes. La nature. doi.org/10.1038/s41586-021-03372-y.