Depuis plus de 20 ans, les scientifiques à la tête de ces travaux recherchent un moyen de greffer des cellules dans des tissus pulmonaires blessés dans le but de régénérer les voies respiratoires ou les alvéoles pulmonaires. Ils soupçonnaient que pour que la greffe soit durable et fonctionnelle, il serait important de reconstituer les « compartiments » souches ou progéniteurs du poumon, également parfois appelés niches de cellules souches. Ils se sont d’abord concentrés sur le développement de méthodes permettant de concevoir chacune des cellules souches ou progénitrices du poumon en laboratoire à l’aide de cellules souches pluripotentes, puis ont développé des méthodes pour transplanter ces cellules dans des modèles expérimentaux de souris présentant des poumons blessés.

Dans leur étude « Reconstitution de cellules souches des voies respiratoires par transplantation de cellules basales dérivées de cellules souches primaires ou pluripotentes », les chercheurs du CReM se concentrent sur les voies respiratoires pulmonaires. Ces voies respiratoires sont bordées par un épithélium qui contient des cellules souches bien décrites appelées « cellules basales », qui sont responsables du maintien de ces voies respiratoires tout au long de la vie.

« En différenciant le modèle expérimental et les cellules souches pluripotentes humaines en cellules basales des voies respiratoires dans la boîte de laboratoire, nous avons ensuite pu utiliser ces cellules pour reconstituer le compartiment des cellules souches des voies respiratoires modèles blessées in vivo (dans des tissus vivants). Cela a abouti à une greffe à vie des cellules basales modifiées dans un modèle immunocompétent. Parce que les cellules greffées en tant que cellules basales, les cellules souches normales des voies respiratoires, ont pu s'auto-renouveler ou se copier en se divisant et en donnant naissance à d'autres types de cellules qui, ensemble, forment un épithélium fonctionnel des voies respiratoires », a expliqué l'auteur correspondant. Darrell Kotton, MD, professeur de médecine David C. Seldin à la Chobanian & Avedisian School of Medicine de l'Université de Boston et directeur du CReM.

Dans leur deuxième article, « Greffe alvéolaire durable de cellules épithéliales pulmonaires dérivées de PSC chez des souris immunocompétentes », les chercheurs du CReM ont ciblé les sacs aériens pulmonaires, appelés alvéoles. Kotton et son équipe ont développé des méthodes pour greffer des cellules modifiées dans les alvéoles, la région du poumon responsable des échanges gazeux. Les cellules greffées formaient les deux types de cellules alvéolaires, appelées pneumocytes de type 1 et de type 2. Étant donné que les pneumocytes de type 2 agissent comme des progéniteurs des alvéoles pulmonaires tout au long de la vie, la formation de nouveaux pneumocytes de type 2 à partir de leurs cellules modifiées transplantées garantissait que les cellules s'auto-renouvelleraient et se différencieraient pour maintenir les alvéoles pulmonaires pendant une longue période.

Les chercheurs pensent que la reconstitution de cellules souches et progénitrices pulmonaires dans les voies respiratoires et les alvéoles à l’aide de cellules fabriquées à partir de cellules souches pluripotentes est une découverte importante ayant de nombreuses implications pour le traitement futur des maladies pulmonaires impliquant des blessures, une dégénérescence ou des mutations. « Étant donné que les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) peuvent être générées à partir du sang ou de la peau de n'importe quel individu grâce à une technologie appelée reprogrammation, nous espérons que ce travail contribuera à ouvrir la voie au développement de nouvelles approches thérapeutiques où les iPSC peuvent être fabriquées à partir de n'importe quel patient atteint de maladie pulmonaire, différenciées en cellules souches pulmonaires en laboratoire et utilisées pour la transplantation afin de reconstituer les voies respiratoires saines et les tissus épithéliaux alvéolaires d'une manière durable et fonctionnelle », a déclaré Martin Ma, premier auteur du premier article et BU MD/ Doctorant au laboratoire Kotton.

Pour les personnes souffrant de maladies pulmonaires génétiques, comme la mucoviscidose et la dyskinésie ciliaire primitive, il est possible de modifier les gènes des CSPi en laboratoire avant la transplantation, ce qui signifie que les cellules nouvellement greffées auront vu leur mutation génétique corrigée et devraient être indemnes de maladie. . "Étant donné que ces cellules seront les propres cellules du patient, ne différant que par le gène corrigé, elles ne devraient en théorie pas être rejetées après une nouvelle transplantation chez ce patient, évitant ainsi tout besoin d'immunosuppression, comme nous l'avons démontré dans nos deux preuves de- des études de transplantation syngénique dans des modèles expérimentaux immunocompétents », a ajouté Michael Herriges, PhD, premier auteur du deuxième article et chercheur postdoctoral au laboratoire Kotton.

Selon Kotton, ces articles représentent l'aboutissement de 20 années de recherche. « Bien que le traitement des maladies pulmonaires comme l'emphysème, la fibrose pulmonaire et le COVID-19 nécessitera beaucoup plus de recherches, nous espérons que les personnes présentant des mutations génétiques causant des dommages aux voies respiratoires ou aux alvéoles pulmonaires, comme les enfants ou les adultes atteints de formes familiales de maladie pulmonaire , pourrait être traitable à l’avenir avec ce type d’approche.