Des scientifiques colossaux réalisent une première mondiale : une étape révolutionnaire de l'iPSC est franchie dans le cadre du projet sur le mammouth laineux
"Il s'agit d'une étape importante, dont les applications sont nombreuses
Colossal Biosciences, la première société de dé-extinction au monde, annonce que l'équipe du mammouth laineux a réalisé une première mondiale en matière d'iPSC (cellules souches pluripotentes induites). Cette avancée majeure était l'un des premiers objectifs du projet mammouth et confirme la faisabilité d'une future gestation multiplex ex utero du mammouth.
Colonies d'iPSC d'éléphants d'Asie colorées pour les facteurs de pluripotence OCT4 (magenta) et SOX2 (vert), l'ADN nucléaire Hoechst (bleu) et la protéine du cytosquelette, l'actine (rouge).
Colossal Biosciences
Les cellules iPSC représentent une source cellulaire unique qui peut se propager indéfiniment et donner naissance à tous les autres types de cellules de l'organisme. Ainsi, les progrès réalisés avec les iPSC d'éléphants vont bien au-delà de ce projet de dé-extinction et recèlent un énorme potentiel pour l'étude du développement cellulaire, la thérapie cellulaire, le dépistage des médicaments, les embryons synthétiques, la gamétogenèse in vitro et l'utilisation des iPSC pour le transfert de noyaux dans toutes les espèces. Inestimables pour les mammouths laineux de Colossal, ces cellules peuvent faire l'objet d'une édition multiplex et d'une différenciation afin d'étudier les caractéristiques d'adaptation au froid, telles que la croissance des poils laineux et le stockage des graisses, dans des modèles cellulaires et organoïdes.
"Dans le passé, une multitude de tentatives pour générer des iPSC d'éléphants n'ont pas été fructueuses. Les éléphants sont une espèce très particulière, et nous commençons à peine à effleurer la surface de leur biologie fondamentale", a déclaré Eriona Hysolli, responsable des sciences biologiques chez Colossal Biosciences. "Mes premiers travaux dans le laboratoire du Dr George Church ont été partiellement couronnés de succès avec des cellules de type iPSC qui ont permis de jeter les bases des cellules que nous avons actuellement développées. Aujourd'hui, grâce à une approche multidimensionnelle de la reprogrammation, nous avons obtenu les meilleurs résultats à ce jour. L'équipe du mammouth colossal a persévéré avec succès, car ces progrès sont inestimables pour l'avenir des technologies de reproduction assistée des éléphants, ainsi que pour la modélisation cellulaire avancée des phénotypes des mammouths".
La dérivation d'iPSC de souris, dont Shinya Yamanaka a été le pionnier en 2006, a ouvert la voie à l'utilisation d'un protocole à quatre facteurs pour dériver des iPSC d'humains, de chevaux, de porcs, de bovins, de lapins, de singes, de grands félins, de rhinocéros et même d'espèces aviaires, parmi beaucoup d'autres. Si le milieu dans lequel les cellules se sont développées a dû être adapté en fonction de l'espèce, il a été surprenant de constater à quel point le protocole de reprogrammation était presque universel d'une espèce à l'autre. Pourtant, les cellules iPSC d'éléphants sont restées insaisissables.
"Les éléphants remportent peut-être le prix de la reprogrammation la plus difficile, mais le fait d'apprendre à le faire aidera de nombreuses autres études, en particulier sur les espèces en voie de disparition. Cette étape importante nous permet de mieux comprendre la biologie du développement et l'équilibre entre la sénescence et le cancer. Elle ouvre la voie à l'obtention de gamètes et d'autres types de cellules sans chirurgie sur des animaux précieux. Elle nous permet d'établir des liens entre les gènes et les caractéristiques des espèces modernes et disparues, y compris la résistance aux conditions environnementales extrêmes et aux agents pathogènes. Cette collaboration a été un véritable plaisir et un accélérateur colossal pour notre projet ambitieux", a déclaré le Dr George Church, cofondateur de Colossal et généticien renommé de Harvard.
En utilisant d'abord des milieux d'induction à base de produits chimiques, puis en ajoutant les facteurs de transcription Oct4, Sox2, Klf4, Myc +/- Nanog et Lin28, et en supprimant la voie p53, l'équipe est parvenue à la reprogrammation la plus réussie à ce jour des iPSC d'éléphants. L'approche diffère d'autres protocoles de reprogrammation plus standard pour d'autres espèces, en partie à cause de la complexité de la voie TP53 chez les éléphants, dont le génome contient jusqu'à 19 copies de rétrogènes TP53. TP53 est un gène essentiel utilisé par la cellule pour réguler soigneusement sa croissance afin de ne pas devenir cancéreuse. En outre, la reprogrammation, qui est en soi assez longue et inefficace pour les espèces de mammifères supérieurs, prend plus de temps pour les éléphants. Mais les cellules iPSC qui ont réussi expriment maintenant de multiples facteurs de pluripotence et sont capables de se différencier dans les trois couches germinales qui ont le potentiel de donner naissance à chaque type de cellule dans le corps.
Ces cellules iPSC nouvellement reprogrammées ont été validées par immunocoloration, PCR des marqueurs de pluripotence et de différenciation, analyse transcriptomique, formation de corps embryoïdes et de tératomes. Ces travaux seront publiés dans Bioarxiv et un article évalué par les pairs dans une revue scientifique est en cours. L'aventure de la reprogrammation des éléphants n'est pas terminée, mais cette annonce marque les premières étapes réussies. L'équipe de cellules souches du mammouth, dirigée par Evan Appleton, se concentre à présent sur la poursuite de la maturation de ces cellules et sur d'autres stratégies de génération d'iPSC qui se sont également avérées fructueuses jusqu'à présent. Ces travaux feront l'objet de publications ultérieures.
"Nous sommes très enthousiastes à l'idée d'utiliser les cellules que nous avons développées pour cultiver des gamètes d'éléphants dans une boîte de Pétri. Bien que les éléphants aient été une espèce difficile, il s'agit d'une opportunité incroyablement unique avec tant de choses à apprendre et à partager maintenant et dans un avenir proche", a déclaré Evan Appleton, chef de l'équipe.
"Nous savions, lorsque nous nous sommes lancés dans le projet de disparition du mammouth laineux, qu'il s'agirait d'un défi, mais nous avons toujours eu la meilleure équipe de la planète, concentrée sur la tâche à accomplir", a déclaré Ben Lamm, cofondateur et directeur général de Colossal. "Il s'agit d'une étape importante, avec de nombreuses applications, que nous sommes fiers de partager avec la communauté scientifique. Chaque étape nous rapproche de notre objectif à long terme, qui est de ramener cette espèce emblématique."
L'équipe travaille également à l'établissement d'un mécanisme pouvant expliquer pourquoi la reprogrammation des cellules d'éléphants s'est avérée difficile. Ce mécanisme est essentiel pour obtenir des iPSC plus rapidement, pour parvenir à une différenciation plus avancée des trois lignées, en particulier la gamétogenèse in vitro, qui est cruciale pour tester le plein potentiel des iPSC. Une fois que les iPSC pourront être utilisées pour établir un modèle d'embryons synthétiques d'éléphants, elles feront également partie intégrante de la compréhension du cycle long et complexe de développement et de gestation des éléphants (et par association des mammouths). Cela sera essentiel pour les efforts de ré-ensauvagement de Colossals, qui s'appuient fortement sur le développement ex utero pour la préservation et la restauration des espèces. Tous ces développements scientifiques offrent des possibilités d'extension dans le domaine de la biologie du développement qui ont des ramifications bien au-delà des projets actuels de Colossal.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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