Les cellules iPS, de la boîte de Petri au congélateur et vice-versa

Avec une procédure développée par l’Université de Kobe, les cellules souches pluripotentes induites peuvent désormais être congelées directement dans leurs boîtes de culture sans perdre leur viabilité ou leur état indifférencié après décongélation. Cela représente une étape importante pour l’automatisation de la recherche, la médecine personnalisée et la recherche en découverte de médicaments.

Les cellules souches pluripotentes induites, également largement connues sous le nom de cellules iPS, peuvent être créées à partir de n’importe quel tissu du corps humain et possèdent la capacité de se transformer en une large gamme de tissus. En tant que telles, elles sont essentielles pour la médecine régénérative et la recherche en découverte de médicaments. L’ingénieur biochimique de l’Université de Kobe, MARUYAMA Tatsuo, affirme : « Cependant, leur production, manipulation et stockage cryogénique nécessitent une technologie avancée et un personnel qualifié, ce qui rend leur utilisation très coûteuse et peu adaptée à l’automatisation ou à la production de masse. »

Un goulot d’étranglement critique jusqu’à présent était l’absence de technique pour cryoconserver les cellules directement dans la boîte de culture où elles sont cultivées en couches bidimensionnelles (2D).

« Nous avons précédemment étudié la cryoconservation de cultures de cellules cancéreuses en 2D et découvert que l’acide aminé ‘D-proline’ présentait une efficacité remarquable comme cryoprotecteur. Lorsque nous en avons discuté avec un chercheur de la faculté de médecine, nous avons appris que si nous pouvions appliquer cela à la cryoconservation des cellules iPS, cela serait utile pour la médecine régénérative », explique Maruyama.

De plus, bien que son groupe ait précédemment confirmé que les composants d’origine animale sont des cryoprotecteurs efficaces pour les cellules mammifères, ils ne conviennent pas aux cultures de cellules souches. En effet, ces substances d’origine animale peuvent induire la différenciation des cellules souches, ce qui signifie qu’elles perdent leur pluripotence, et présentent un risque de contamination pour les applications en aval.

Dans le Biochemical Engineering Journal, Maruyama et son équipe ont maintenant publié qu’ils ont trouvé une méthode de cryoconservation pour les cultures en couches de cellules iPS. Fait important, ils ont montré que leur méthode préserve presque parfaitement la viabilité des cellules même après trois mois de stockage congelé tout en maintenant leur pluripotence.

Le premier auteur de l’étude, MORITA Kenta, déclare : « Nous avons réussi à utiliser la D-proline, un acide aminé peu coûteux, comme cryoprotecteur principal. Nous avons montré qu’il est tout aussi efficace pour les cultures traditionnelles de cellules iPS en suspension que les cryoprotecteurs conventionnels, mais nous sommes les premiers à publier une solution pour les cultures en couches 2D dans leurs boîtes de culture. »

Une étape clé de leur protocole était qu’avant la congélation, ils ont affaibli l’adhésion cellulaire par une brève réaction enzymatique. Cela a non seulement permis au cryoprotecteur de pénétrer plus facilement dans les cellules, mais a également réduit le stress physique sur les cellules, diminuant ainsi les dommages dus à la congélation. « La méthode que nous avons développée ici est simple et permettra de faciliter l’automatisation de la cryoconservation des cellules iPS », explique Morita.

Les cellules iPS peuvent être utilisées pour créer des tissus cardiaques, nerveux, sanguins, musculaires et autres pour étudier l’efficacité des médicaments, pour remplacer des tissus perdus ou endommagés, et pour d’autres thérapies futures. À la lumière de cela, le chef de groupe Maruyama affirme : « Si notre technologie permet la cryoconservation directe des feuillets de cellules iPS, leur maintenance deviendra beaucoup plus facile qu’aujourd’hui. L’automatisation de la cryoconservation et de la décongélation à l’aide de robots, ainsi que la possibilité de les utiliser immédiatement après décongélation pour la recherche ou le traitement, accéléreront la médecine personnalisée pour chaque patient et la recherche en découverte de médicaments. »

Cette recherche a été financée par la Nakatani Foundation for Advancement of Measuring Technologies in Biomedical Engineering (subvention 2022S230), le Toyota Physical and Chemical Research Institute, la NORITZ Nukumori Foundation (subvention RS2408), la Takeda Science Foundation, Koyanagi Zaidan, la Canon Foundation, et la Japan Society for the Promotion of Science (subventions 19H05458, 23H01774, 23K13610, Programme for Forming Japan’s Peak Research Universities (J-PEAKS)). Elle a été menée en collaboration avec un chercheur de l’Université métropolitaine d’Osaka.

Article : Ready-to-use cryopreservation of undifferentiated induced pluripotent stem cells (iPSCs) without detachment from culture plates using D-proline and a synthetic polymer – Journal : Biochemical Engineering Journal – Méthode : Experimental study – DOI : Lien vers l’étude

Source : Kobe U.