Établissement d'un nouveau modèle gros animal immunodéficient pour injecter des greffons hématopoïétiques générés à partir de cellules souches pluripotentes induites humaines

Depuis 2007, les cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSCs) présentent des avantages potentiels pour la compréhension de l'organogenèse humaine et des maladies et apportent de grands espoirs en médecine régénérative (Takahashi et al., 2007 ; Yu et al., 2007). De nombreuses études, au cours de ces 14 dernières années, ont démontré qu'elles pouvaient être différenciées en cellules matures et fonctionnelles, telles que les cellules neuronales, épithéliales, cardiaques, sanguines etc...Le nombre d'études cliniques utilisant des hiPSC a augmenté rapidement dans le monde entier, au Japon rien qu'en 2019, deux essais cliniques ont été approuvé (génération de cellules neurales pour réparer les lésions de la moelle épinière et génération d'épithélium cornéen) et un a été planifié (génération de lymphocytes T NK).A ce jour de nombreuses études ont montré le potentiel des hiPSCs à générer des cellules souches hématopoïétiques (CSH) matures (Lapillonne, H. et al., 2010 ; Lu, S. J. et al., 2010 ; Carpenter, L. et al., 2011 ; Galic, Z. et al., 2006 ; Takayama, N. et al., 2008). Le groupe de M. Bhatia a démontré leur survie transitoire in vivo après greffe dans un modèle murin immunodéficient (Risueno et al., 2012). Le résultat le plus prometteur a été publié par les équipes de D. Tenen et H. Nakauchi (Amabile et al., 2013 ; Suzuki et al., 2013) en isolant des CSH au sein des tératomes issus d'hiPSCs. Cependant, cette approche, bien que robuste dans sa capacité à générer des CSH, ne peut être envisagée pour la production de cellules de grade clinique. Seule l'équipe de G. Daley a publié deux études relatant l'obtention de cellules souches hématopoïétiques capables de greffe respectivement à court terme (Doulatov et al, 2013) et à long terme (Sugimura et al., 2017) chez la souris immunodéprimée, via l'insertion de plusieurs transgènes. En se basant sur les travaux internationaux cités ci-dessus, nous avons émis l'hypothèse que la récapitulation in vitro de l'hématopoïèse adulte à partir d'hiPSCs ne mime pas parfaitement le déroulement ontogénique ex vivo. Nous avons donc développé un protocole ciblant un progéniteur plus précoce permettant ainsi la première démonstration formelle de prise de greffe multi-lignée à long terme chez la souris immunotolérante avec une population de progéniteurs générée in vitro à partir d'hiPS (WO2018172420 (A1) ― 2018-09-27, ≪ Methods of improving hematopoietic grafts ≫). Notre protocole cGMP (xeno-free) est essentiellement basé sur la différenciation des hiPSCs en corps embryoïdes sans stroma, en présence de plasma humain supplémenté avec une combinaison de cytokines adéquates déterminées par plan d'expérience pour augmenter la part mésodermique dans un premier temps puis l'engagement hématopoïétique dans un second temps. Nous avons évalué le potentiel hématopoïétique sur le profil phénotypique, la capacité à générer des progéniteurs hématopoïétiques clonogéniques et des progéniteurs primitifs (LTC-IC). Après greffe dans des souris immunotolérantes, une reconstitution hématopoïétique humaine multilignée à long terme a été démontrée. Le protocole a montré sa robustesse sur 5 lignées d'hiPSCs différentes. Afin de mieux comprendre notre système, la cinétique de différenciation a été étudiée en réalisant des séquençages d'ARN de cellules uniques. Nous avons donc pu cartographier l'émergence des 3 feuillets ainsi que le renforcement du compartiment mésodermique tout au long du temps. Pour générer des greffons capables de traiter des modèles gros animaux, nous avons besoin de changer de méthode de production, et travailler avec un plateau de production