Caractérisation de fibroblastes dérivés de cellules souches pluripotentes induites

Abstract

Afin d’appliquer les concepts de thérapie cellulaire chez l’humain, il est nécessaire d’obtenir une quantité importante de cellules qui sont cliniquement sécuritaires. Ces cellules doivent également être autologues au système immunitaire du patient. Les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) sont très intéressantes pour la thérapie cellulaire puisqu’elles peuvent être générées à partir de n’importe quelle cellule somatique tout en ayant un potentiel de réplication illimité. Toutefois, le processus de reprogrammation utilisé pour générer ces cellules requiert une altération de l’expression de plusieurs gènes impliqués dans le contrôle de la croissance cellulaire (p53, par exemple). Le rétablissement complet de l’expression et/ou de la fonction de ces gènes après la différenciation des cellules iPS est encore inconnu et incertain. En utilisant des populations de fibroblastes (dérivées originellement d’une biopsie de peau ou différenciées à partir de cellules iPS autologues), notre but est de les caractériser et de déterminer leurs capacités de réparation de l’ADN après des dommages causés par l’irradiation. Les deux populations de fibroblastes expriment les marqueurs FSP-1 et vimentine alors qu’ils ont perdu les marqueurs membranaires de pluripotence SSEA4 et Tra1- 60. Les résultats montrent que les deux populations répondent de manière similaire aux dommages à l’ADN, mais qu’une plus forte dose d’irradiation (5Gy) semble inhiber davantage la croissance des fibroblastes dérivés de cellules iPS. La réponse p21 semble également plus grande dans les cellules dérivées d’iPSCs après une irradiation de 10 Gy. Démontrer que les cellules dérivées d’iPSC sont en mesure de réparer efficacement leur ADN lors des dommages est essentiel au développement des thérapies cellulaires basées sur les iPSC chez l’humain.

In order to apply the concepts of cell therapy in humans, it is necessary to obtain an important source of human cells that are clinically safe. It is also highly preferable that these cells are autologous to the patient's immune system. Induced pluripotent stem cells (iPSC) are very attractive for cell therapy as they can be generated from any somatic cell while having unlimited replication potential. However, the reprogramming process for generating these cells requires an alteration of the expression of several genes involved in the control of cellular growth such as p53. Whether the expression and/or function of these genes is fully restored upon differentiation of iPSC is largely unknown. Using populations of fibroblasts (either originally derived from skin biopsies or differentiated from autologous iPSC), our goal is to characterize them and determine their DNA repair capacities following damages caused by irradiation. Both fibroblasts populations express markers such as FSP-1 and vimentin but lose the expression of pluripotency genes (SSEA4 and Tra1-60). We also have quantitatively measured the capacity of our populations to undergo cellular senescence and DNA repair following exposure to ionizing radiation. Our results show that both populations respond similarly to DNA damage but that a higher dose of irradiation (5 Gy) appears to further inhibit the growth of iPSC-derived fibroblasts. The p21 response also appears to be greater in iPSC- derived fibroblasts after a 10 Gy irradiation. The demonstration that iPSC-derived cells are able to repair their DNA after damages is essential to the development of iPS-based cell therapies in humans.