EP3094721A1 - Procede de preparation de cellules pluripotentes induites - Google Patents

Procede de preparation de cellules pluripotentes induites

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EP3094721A1
EP3094721A1 EP15700555.4A EP15700555A EP3094721A1 EP 3094721 A1 EP3094721 A1 EP 3094721A1 EP 15700555 A EP15700555 A EP 15700555A EP 3094721 A1 EP3094721 A1 EP 3094721A1
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EP
European Patent Office
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netrin
cells
reprogramming
ips
cell
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15700555.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Fabrice Lavial
Patrick Mehlen
Agnès BERNET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Leon Berard
Universite Claude Bernard Lyon 1
Original Assignee
Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Centre Leon Berard
Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM, Centre Leon Berard, Universite Claude Bernard Lyon 1 filed Critical Institut National de la Sante et de la Recherche Medicale INSERM
Publication of EP3094721A1 publication Critical patent/EP3094721A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C12N2533/00—Supports or coatings for cell culture, characterised by material
    • C12N2533/50—Proteins
    • C12N2533/52—Fibronectin; Laminin

Definitions

  • the present invention relates to a method of preparing induced pluripotent cells (iPS) with improved efficiency and homogeneity of iPS cells obtained. This improvement is achieved by using netrin-1 or a netrin-1 analogue to prevent or block cell death mediated by DCC (Deleted in Colorectal Carcinoma) or Unc5s (Unc5A, Unc5B, Unc5C and Unc5D) receptors. Netrin-1, in the initial stages of the cellular reprogramming process.
  • DCC Deleted in Colorectal Carcinoma
  • Unc5s Unc5A, Unc5B, Unc5C and Unc5D
  • somatic cells can be de-differentiated into cells called induced pluripotent stem cells or iPS, which have similar characteristics to embryonic stem cells.
  • iPS induced pluripotent stem cells
  • De-differentiation or cell reprogramming methods generally involve expressing one or more key exogenous factors for reprogramming somatic cells to maintain stem cell pluripotency.
  • Cell reprogramming methods of culturing somatic cells on a culture medium suitable for rendering and maintaining them pluripotent by expression of different transcription factors have been widely described in the literature, including expression of the family Oct, Sox, Klf and Myc, and especially the use of a mixture Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc or OSKM cocktail.
  • Netrin-1 or Ntn1 is a diffusible secretory protein related to laminin.
  • Netrin-1 is the DCC receptor ligand (Deleted in Colorectal Cancer) and UNC5A-D (UNCoordinated A, B, C and D).
  • DCC receptor ligand deleted in Colorectal Cancer
  • UNC5A-D UNCoordinated A, B, C and D.
  • Netrin-1 (Sanskrit, "the one that guides”) was the first axon guidance factor characterized for its role in targeting axons of commissural neurons in the spinal cord (Serafini et al., 1994; al., 2004, Serafini et al., 1996). Its key role in the control of axonal guidance and neuronal migration has subsequently been confirmed in other nervous system territories (Moore et al., 2007).
  • the present invention consists of a method for the preparation of induced pluripotent stem cells (iPS) by somatic cell culture subjected to a cell reprogramming method, characterized in that the somatic cells are cultured in the presence of netrin-1 or an analogue at least netrin-1 at the beginning of the cellular reprogramming process.
  • iPS induced pluripotent stem cells
  • netrin-1 or a netrin-1 analogue to prepare induced pluripotent stem (iPS) cells by somatic cell culture subjected to a cell reprogramming method, particularly to improve reprogramming efficiency.
  • the invention does not relate to the identification of new systems for the reprogramming of somatic cells in iPS.
  • the invention relates to the inhibition of cell death induced by the reprogramming process by acting on the interaction of somatic cell DCC or Unc5s receptors with netrin-1 or a netrin-1 analogue.
  • the invention therefore consists in compensating for this decrease in netrin-1 in the culture medium at the beginning of the reprogramming process, at the moment when its expression decreases.
  • the invention thus consists in culturing the somatic cells being reprogrammed in the presence of netrin-1 in the culture medium, or a netrin-1 analogue, in order to prevent or block cell death mediated by the DCC receptors. or Unc5s in somatic cells when reprogramming them.
  • the present invention thus relates to a process for the in vitro preparation of induced pluripotent stem cells (iPS) by somatic cell culture subjected to a cell reprogramming process, characterized in that the somatic cells are cultured in the presence of netrin. -1 or at least one netrin-1 analogue at the beginning of the cellular reprogramming process.
  • iPS induced pluripotent stem cells
  • the present invention covers a process for the in vitro preparation of induced pluripotent stem (iPS) cells which comprises the following steps:
  • induced pluripotent stem cells or "iPS” means cells obtained by in vitro cellular reprogramming of somatic cells into which stem cell pluripotency factors have been introduced.
  • Cell reprogramming refers to a process of dedifferentiation of somatic cells into pluripotent stem cells.
  • the inventors have been able to show on the one hand that the presence of netrin-1 increases the efficiency of the somatic cell reprogramming process in iPS. They also showed that blocking or inhibiting the interaction of netrin-1 with its DCC receptor resulted in a decrease in the efficiency of cellular reprogramming of somatic cells in iPS compared to a control method without the addition of Netrin-1 or Netrin-1 interaction inhibitor / DCC.
  • the present invention which seeks to promote the survival of somatic cells during cell reprogramming can be implemented regardless of the reprogramming method employed.
  • netrin-1 preferably refers to human netrin-1 and in particular to the polypeptide corresponding to the 604 amino acid sequence below as deposited in the Genbank database under the accession number. NP_004813, November 17, 2006, or its mature form which corresponds to amino acids 25 to 604 of this sequence.
  • the present invention also covers the use of amino acid sequences of Ntn1, precursor of 604 amino acids (aa) or mature form (aa25-aa604)) with minor modifications, such as conservative substitutions, as long as those do not significantly affect the activity netrin-1 to prevent or block cell death induced by its receptors, and in particular by DCC.
  • Netrin-1 which is present in the culture medium at least at the beginning of the cell reprogramming process may be natural or recombinant, preferably recombinant.
  • the culture medium contains the recombinant netrin-1 commercially available from Adipogen (ref: AG-40B-0040-0000).
  • Netrin-1 can also be expressed by the somatic cells themselves, in particular by transfection.
  • netrin-1 analogue may be present in the culture medium, directly or produced by cells.
  • netrin-1 analogue is meant any substance capable of mimicking the biological activity of netrin-1, that is to say any substance capable of exerting the biological activity of netrin-1, and preferably any substance capable of preventing or blocking cell death induced by DCC or Unc5s receptors, particularly cell death induced by the DCC receptor.
  • These analogs are therefore netrin-1 agonists, which can, for example, bind to the DCC or Unc5s receptors or else induce the oligomerization of these receptors, and in particular of DCC, and prevent the induction of cell death mediated by these receptors.
  • analogs may be selected by any method known to a person skilled in the art for determining the ability of a particular substance to bind to the DCC or Unc5s receptors, such a method may include an ELISA immunoenzymatic test.
  • analogs can also be selected by any known method for detecting the ability of a substance to inhibit the attachment of netrin-1 to the DCC receptor or Unc5s receptors, preferably competitively or non-competitively inhibit binding. of netrin-1 to these receptors, more preferably their ability to competitively inhibit the binding of netrin-1 to these receptors.
  • analogs may be further selected by any method for determining the ability of a substance to prevent or block cell death induced by the DCC receptor or the Unc5s receptors, examples of which methods are described in this patent application.
  • Examples of netrin-1 analogs that may be mentioned include DCC or Unc5s receptor agonist antibodies, netrin-1 polypeptide fragments capable of preventing or blocking DCC or Unc5s-mediated cell death.
  • the somatic cell culture medium subjected to cell reprogramming may therefore contain one or more fragments of netrin-1, and in particular fragments of the amino acid sequence deposited in the Genbank database under accession number NP_004813, November 17, 2006, since it (they) retain (s) the property of inhibition or blocking of cell death mediated by its receptors, and in particular by DCC.
  • netrin-1 or the netrin analogue are particularly advantageously, netrin-1 or the netrin analogue
  • netrin-1 intake on the efficiency of the process depends on the dose that is brought, the higher the dose, the better the result. In the tests carried out by the inventors, the best result was obtained with a netrin-1 concentration of 900 ng / ml.
  • concentration of netrin-1 or of the netrin-1 analogue best suited to the process that he will carry out, taking into account both the improvement in the efficiency, but also the the price of returning the process when the amount of netrin-1 or netrin-1 analogue is added.
  • the concentration of netrin-1 present in the culture medium is at least 100 ng / ml, preferably greater than or equal to 150 ng / ml.
  • netrin-1 analogs those skilled in the art will be able to choose the appropriate amount of this analogue so as to obtain the same efficiency as for netrin-1.
  • Netrin-1 or the netrin-1 analogue is advantageously present in the somatic cell culture medium being reprogrammed for at least the first 7 days after initiation of the reprogramming process (J0).
  • J0 reprogramming process
  • Netrin-1 when added directly to the culture medium, it is added daily, and in particular to a concentration of at least 100 ng / ml, in particular during the changes of medium required during the process. reprogramming.
  • the present invention can be implemented regardless of the cell reprogramming method employed.
  • the reprogramming method used may include expression in somatic cells of one or more stem cell pluripotency factors selected from the group consisting of Oct, Sox, Klf, and Myc.
  • the invention is implemented in a reprogramming process comprising, or even consisting of, the expression of Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc transcription factors, also called OSKM cocktail, which is currently the the most common method employed by those skilled in the art.
  • stem cell pluripotency factors can be expressed in somatic cells using different techniques, such as viral infection, transfection using liposomes, electroporation, membrane protein permeability, and the like.
  • these stem cell pluripotency factors are introduced by a stage of viral infection of the somatic cells, with viruses allowing the expression of nucleic acid sequences encoding these factors, and especially chosen from lentiviruses, retroviruses, adenovirus, Sendai virus.
  • viruses allowing the expression of nucleic acid sequences encoding these factors, and especially chosen from lentiviruses, retroviruses, adenovirus, Sendai virus.
  • the method of the invention may further comprise a step of introducing a reporter system into somatic cells to indicate the efficiency of generation and production of iPS, in particular selected from such as GFP, colorimetric systems, antibiotic resistance systems, etc.
  • the present invention is implemented by means of a cell reprogramming method which is carried out without genomic integration and / or without expression of oncogenes.
  • somatic cells can be reprogrammed into iPS in the context of the method of the present invention, and in particular fibroblasts, keratinocytes, T cells, hepatocytes, umbilical cord cells, fat cells, intestinal cells and cells. blood cells, and advantageously fibroblasts.
  • the present invention finds a very particular application for preparing mammalian iPS.
  • the somatic cells employed in the context of the method of the invention may be chosen from the group consisting of rats, mice, rabbits, pigs, sheep, goats, cows, monkeys and humans.
  • the somatic cells used are human somatic cells, and in particular human fibroblasts.
  • the somatic cells used are human intestinal epithelium.
  • the present invention also relates to the use of netrin-1 or a netrin-1 analogue to prepare induced pluripotent stem (iPS) cells by somatic cell culture subjected to a cell reprogramming method. , in particular to improve the efficiency of cellular reprogramming of somatic cells in iPS.
  • iPS induced pluripotent stem
  • FIG. 1 represents the expression level of netrin-1 and its DCC receiver (FIG. 1A), and Unc5B and Unc5C receptors (FIG. 1B) during the MEF (Mouse Embyronic Fibroblasts) reprogramming process, at days 0, 2, 4 and 6 after infection with retroviral particles encoding OSKM.
  • Figure 2 shows the effect of inactivation of netrin-1 expression on the reprogramming of MEFs infected with OSKM lentiviral particles ( Figure 2A) and on the reprogramming of intestinal epithelium induced to reprogram by treatment with doxycycline ( Figure 2B).
  • Figure 3 shows the effect of increasing doses of Ntn1 on the efficiency of cell reprogramming ( Figure 3A) and reprogramming of intestinal epithelium induced to reprogram by doxycycline treatment ( Figure 3B). .
  • Figure 4 shows the effect of sequential Ntn1 delivery on cell reprogramming efficiency (dO-7: first 7 days, d7-14: day 7 to day 14 and dO-14: first 14 days) .
  • Figure 5 shows the effect of Ntn1 blocking antibody on cell reprogramming efficiency (dO-7: first 7 days, d7-14: day 7 to day 14 and dO-14: first 14 days).
  • Figure 6 shows the effect of inactivating DCC (A) receptor expression and Ntn1 (B) expression on the efficiency of cell reprogramming.
  • FIG. 7 represents the alkaline phosphatase activity (A) and the DESeq (B) hierarchical clustering analysis of iPS cell clones derived under "control" conditions or in the presence of recombinant Nétrin-1.
  • Figure 8 shows the analysis of major chromosomal alterations between control (white histogram) and derivative iPS lines in the presence of Ntn1 (black histogram).
  • FIG. 9 represents the histological analysis of the teratomas induced by the in vivo injection of iPS clones derived in the presence of Ntn1 (Scale of size: 100 ⁇ ).
  • FIG. 10 shows the effect of recombinant Netrin-1 (black histogram) on the emergence of SSEA4 positive colonies from human foreskin fibroblasts cultured on mitomycin C-treated fibroblasts 7 days after infection (bar scale corresponds to 200 ⁇ ) relative to the control (white histogram).
  • Mouse embryonic fibroblasts are derived from E13.5 embryos of different strains.
  • the pre-iPS, iPS and ES cells are cultured on irradiated MEFs or gelatin as previously described.
  • 293T and flat-E cells are cultured in DMEM supplemented with 10% FCS and penicillin / streptomicin.
  • the iPS cells are cultured in KSR + LIF or KSR 2i + LIF medium.
  • the shRNA experiments are performed with pLKO.1 vectors and Sigma siRNAs (SHCLNG-NM-008744 for Ntn1, SHCLNG-NM-007831 for Dec and EMU022741 for Mbd3).
  • the antibodies used in this study for immunofluorescence and FACS are: anti-Oct4 (Santa Cruz, C10), anti-Netrin-1 (R & D Systems, mab1109), anti-thyl (Ebiosciences, 53-2.1) , anti-SSEA1 (Stem cell technologies, 60060PE) and NL493 conjugated anti-SSEA4 antibody (R and D Systems SC023).
  • the recombinant netrin-1 used is commercially available from Adipogen (ref: AG-40B-0040-0000).
  • E-flat cells were used to produce retroviral particles from pMX-s vectors encoding the cDNAs of Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc, as previously described by the inventors.
  • Virus particles encoding mcherry were used to monitor the infection efficiency of MEFs.
  • 293T cells were used to produce the lentiviral particles.
  • MEF cells were passed into 6-well dishes. Twelve hours later, these cells were infected with equivalent amounts of each retroviral particle in the presence of polybrene at a concentration of 8 ⁇ g / ml polybrene.
  • the culture medium is replaced 24 hours after infection and 48 hours after infection, the MEF are collected and cultured on fibroblasts irradiated in culture medium for iPS cells. The culture medium was then replaced daily with fresh medium and emerging colonies were counted or collected 12-14 days post-infection.
  • the intestinal epithelium is dissociated and the epithelium fragments cultured on a carpet of irradiated feeder cells.
  • the pluripotent reprogramming process is induced here by treating the cells at doxycycline (g / ml, for 14 days) since the mice used have an expression cassette of reprogramming factors Oct4, Sox2, Klf4 and inducible c-Myc. Generation of human iPS cells.
  • the experiments were carried out with 5 ⁇ 10 5 human foreskin cells (HFF, Millipore) cultured in a well of a 6-well plate and in the presence of medium FibroGRO TM -L medium (Millipore) until delivery. in culture on fibroblasts.
  • the cells were infected overnight with 4 Sendai viruses encoding Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc (Cytotune TM, Life Technologies) respectively at an MOI of 3.
  • the culture medium is changed the next day and replaced with medium. containing or not recombinant netrin-1 at 150 or 750 ng / mL.
  • the medium is then changed daily.
  • the cells are dissociated with express tryple (Life Technologies), counted and replated on Mitomycin C-treated MEFs (Sigma Aldrich) at a cell density of 5x10, 1x105 or 2x10 5 HFF per plate.
  • the medium is replaced with DMEM / F12 (Life Technologies) supplemented with 20% PluriQ TM Serum Replacement (GlobalStem), 0.1 mmol / L non-essential amino acids, 1 mmol / L L-glutamine, 0.1 mmol / 2-mercaptoethanol, penicillin / streptomycin (Life Technologies), 12.5 ng / ml human basic fibroblast growth factor (Milytenyi Biotec) in the presence or absence of recombinant Nétrin-1.
  • the medium is then changed daily.
  • reprogrammed colonies were manually stitched and transferred to new MEFs treated with mitomycin C for amplification.
  • mice 5x10 6 iPS cells were injected under the 7 week immunodeficient mouse kidney (SCID) capsules (CB17 / SCID, Charles River). After 3 weeks, the mice were euthanized and the tumors surgically removed and fixed in 4% formalin or in PFA for cryosections. The same procedure was used with injection of 5x10 5 iPS cells into the testes.
  • SCID 7 week immunodeficient mouse kidney
  • Murine embryonic fibroblasts were infected with retroviral particles encoding OSKM for 6 days.
  • the expression of netrin-1, DCC, Unc5B and Unc5C receivers were measured over time (OJ, J2, J4, and J6 for Netrin-1 and DCC, and OJ, J3 and J6 for Unc5B and Unc5c).
  • Q-RTPCRs display the expression profiles of Ntn1, Dec, Unc5B and Unc5C during the first 6 days of cell reprogramming to the pluripotent state and in established iPS cells.
  • the data are normalized to the RS17 and L19 household genes, represented relatively to the level of expression in MEFs and correspond to the mean ⁇ SEM of 3 independent experiments.
  • the effect of inactivation of Ntn1 expression on cell reprogramming was analyzed by quantitation of positive alkaline phosphatase or nanog positive colonies.
  • the AP positive cells are characterized by a test demonstrating the enzymatic activity of the cells, the nanog positive cells are characterized by immunofluorescence using nanog specific antibodies.
  • MEFs were infected with lentiviral particles encoding three different shRNAs that target Ntn1 two days prior to OSKM transduction. The number of colonies produced in the control condition of MEFs infected with shscrambled particles comprising a control shRNA that does not target netrin-1 is increased to 100% for each experiment. Three different shRNAs were used (Ntn1 sh # 1, Ntn1 sh # 2 and Ntn1 sh # 3). The data presented corresponds to the mean ⁇ SEM of three independent experiments carried out with batches of MEF and different viral particles.
  • Example 3 Effect of the compensation of the Ntn1 deficiency on cellular reprogramming
  • Example 5 Use of Ntn1 as a Soluble Factor for Improving Reprogramming of Murine and Human Somatic Cells in iPS
  • Oct4-GFP murine iPS clones derived under standard conditions (control) or in the presence of 600 ng / ml Ntn1 for the first 7 days of cell reprogramming were individually subcultured and cultured.
  • the differentiation potential of murine iPS derived in the presence of Ntn1 was studied in vivo by histological analysis of teratomas obtained from the injection of iPS cells derived in the presence of recombinant Netrin-1 (Fig. 9) and in vitro. by the formation of embyooid bodies (EB), demonstrating the emergence of derivatives of the three types of embryonic leaves (endoderm, mesoderm and ectoderm) (results not annexed). It has also been confirmed that murine iPS cells derived in the presence of Ntn1 integrate appropriately into host blastocysts (non-appended results).

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation de cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, caractérisé en ce que les cellules somatiques sont cultivées en présence de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 au moins en début du procédé de reprogrammation cellulaire.

Description

PROCEDE DE PREPARATION DE CELLULES PLURIPOTENTES INDUITES
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de préparation de cellules pluripotentes induites (iPS) présentant une meilleure efficacité et une meilleure homogénéité des cellules iPS obtenues. Cette amélioration est obtenue par l'emploi de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 venant prévenir ou bloquer la mort cellulaire médiée par les récepteurs DCC {Deleted in Colorectal Carcinoma) ou Unc5s (Unc5A, Unc5B, Unc5C et Unc5D) de la nétrine-1 , dans les phases initiales du procédé de reprogrammation cellulaire.
ETAT DE LA TECHNIQUE
De nombreux travaux sont à présent connus pour avoir montré que des cellules somatiques peuvent être dé-différenciées en cellules nommées cellules souches pluripotentes induites ou iPS, qui présentent des caractéristiques similaires aux cellules souches embryonnaires.
La génération de ces cellules souches pluripotentes induites (iPS) est très prometteuse pour la médecine régénératrice.
Les procédés de dé-différenciation ou reprogrammation cellulaire consistent généralement à exprimer un ou plusieurs facteurs exogènes clés permettant la reprogrammation des cellules somatiques pour maintenir une pluripotence de cellule souche. Des procédés de reprogrammation cellulaire consistant à cultiver des cellules somatiques sur un milieu de culture approprié pour les rendre et les maintenir pluripotentes par l'expression de différents facteurs de transcription, ont été largement décrits dans la littérature, notamment par l'expression de facteurs de la famille Oct, Sox, Klf et Myc, et tout particulièrement l'utilisation d'un mélange Oct4, Sox2, Klf4 et c -Myc ou cocktail OSKM.
Ces procédés de reprogrammation cellulaire sont bien connus de l'homme du métier. On citera notamment pour revue la référence suivante : Gonzalez et al., Nat Rev Genêt 201 1 , 12:231 -242.
Toutefois, ces procédés se révèlent stochastiques et peu efficaces et le développement des applications thérapeutiques des iPS est limité par la faible efficacité des procédés de reprogrammation et l'hétérogénéité des résultats. Les inventeurs, par l'étude des mécanismes de mort cellulaire induite au cours de ce procédé de reprogrammation cellulaire, ont pu mettre en avant l'importance du rôle joué par la nétrine-1 et ses récepteurs DCC et Unc5s, en particulier DCC, dans les cellules somatiques soumises à cette reprogrammation en iPS.
La Nétrine-1 ou Ntn1 est une protéine sécrétée diffusible apparentée à la laminine. La Nétrine-1 est le ligand des récepteurs DCC {Deleted in Colorectal Cancer) et UNC5A-D {UNCoordinated 5 A, B, C et D). Historiquement, la Nétrine-1 (du sanskrit, « celui qui guide ») a été le premier facteur de guidage axonal caractérisé pour son rôle dans le ciblage des axones des neurones commissuraux de la moelle épinière (Serafini et al., 1994; Kennedy et al., 2004; Serafini et al., 1996). Son rôle-clé dans le contrôle du guidage axonal et de la migration neuronale a par la suite été confirmé dans d'autres territoires du système nerveux (Moore et al., 2007). Plus récemment, différents articles ont établi le rôle de la Nétrine-1 et de ses récepteurs dans le contrôle de l'angiogenèse (Lu et al., 2004; Park et al., 2004 ; Wilson et al., 2006; Larrivee et al. 2007; Navankasatussas et al., 2008 ; Ahmed et al., 2010 ; Epting et al., 2010) ou de la tumorigénèse (Mazelin et al., 2004 ; Fitamant et al., 2008). Son implication dans le contrôle de la tumorigénèse a été mise en évidence par le fait que la Nétrine-1 , en se liant sur ses récepteurs DCC ou UNC5, bloque l'activité pro-apoptotique de ces récepteurs non-Nés (Mehlen et Goldschneider, Oncogene, 2010 ; Mehlen et al., Nature Review Cancer, 201 1 ).
EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention consiste en un procédé de préparation de cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, caractérisé en ce que les cellules somatiques sont cultivées en présence de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 au moins en début du procédé de reprogrammation cellulaire.
La présente invention consiste également à utiliser la nétrine-1 ou un analogue de nétrine-1 pour préparer des cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, en particulier pour améliorer l'efficacité de reprogrammation cellulaire des cellules somatiques en iPS. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
L'invention ne concerne pas l'identification de nouveaux systèmes pour la reprogrammation des cellules somatiques en iPS. L'invention concerne l'inhibition de la mort cellulaire induite par le procédé de reprogrammation en agissant sur l'interaction des récepteurs DCC ou Unc5s des cellules somatiques avec la nétrine-1 ou un analogue de la nétrine-1.
En effet, les inventeurs ont pu mettre en évidence que lors du procédé de reprogrammation cellulaire, l'expression de la nétrine-1 diminue rapidement alors que celle de son récepteur DCC est maintenue, situation conduisant à une mort cellulaire médiée par DCC.
L'invention consiste donc à compenser cette diminution en nétrine-1 dans le milieu de culture en début de procédé de reprogrammation, au moment où son expression diminue.
L'invention consiste donc à cultiver les cellules somatiques en cours de reprogrammation cellulaire en présence de nétrine-1 dans le milieu de culture, ou d'un analogue de nétrine-1 , afin de prévenir ou bloquer la mort cellulaire médiée par les récepteurs DCC ou Unc5s dans les cellules somatiques lors de leur reprogrammation.
Elle présente l'avantage d'être simple à mettre en œuvre puisqu'elle utilise une molécule soluble, la nétrine-1 ou un analogue de nétrine-1 , sans nécessité d'intégration génomique supplémentaire, pour prévenir ou bloquer la mort cellulaire induite par le procédé de reprogrammation des cellules somatiques en iPS.
Selon un premier aspect, la présente invention concerne donc un procédé de préparation in vitro de cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, caractérisé en ce que les cellules somatiques sont cultivées en présence de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 au moins en début du procédé de reprogrammation cellulaire.
Ainsi, la présente invention couvre un procédé de préparation in vitro de cellules souches pluripotentes induites (iPS) qui comprend les étapes suivantes :
- cultiver des cellules somatiques,
- soumettre ces cellules à un procédé de reprogrammation cellulaire, dans un milieu de culture qui contient de la nétrine-1 ou un analogue de nétrine-1 au moins en début de procédé de reprogrammation. Dans le cadre de l'invention, on entend par « cellules souches pluripotentes induites » ou « iPS », des cellules obtenues par reprogrammation cellulaire in vitro de cellules somatiques dans lesquelles des facteurs de pluripotence de cellules souches ont été introduits.
La reprogrammation cellulaire se réfère à un procédé de dédifférenciation de cellules somatiques en cellules souches pluripotentes.
Les inventeurs ont pu montrer d'une part que la présence de nétrine-1 augmentait l'efficacité du procédé de reprogrammation de cellules somatiques en iPS. Ils ont aussi montré que le blocage ou l'inhibition de l'interaction de la nétrine-1 avec son récepteur DCC résultait en une baisse de l'efficacité de la reprogrammation cellulaire des cellules somatiques en iPS par rapport à un procédé témoin sans ajout de nétrine-1 ou d'inhibiteur de l'interaction nétrine-1 /DCC.
Ainsi, la présente invention qui s'attache à favoriser la survie des cellules somatiques en cours de reprogrammation cellulaire peut être mise en œuvre quelle que soit la méthode de reprogrammation employée.
Dans le cadre de l'invention, la nétrine-1 se réfère de préférence à la nétrine-1 humaine et notamment au polypeptide correspondant à la séquence de 604 acides aminés ci-dessous telle que déposée dans la base Genbank sous le numéro d'accès NP_004813, 17 novembre 2006, ou à sa forme mature qui correspond aux acides aminés 25 à 604 de cette séquence.
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La présente invention couvre également l'utilisation des séquences d'acides aminés de Ntn1 , précurseur de 604 acides aminés (aa) ou forme mature (aa25- aa604)) avec des modifications mineures, comme par exemple des substitutions conservatives, dès lors que celles-ci n'affectent pas de manière significative l'activité de la nétrine-1 pour prévenir ou bloquer la mort cellulaire induite pas ses récepteurs, et en particulier par DCC.
La nétrine-1 qui est présente dans le milieu de culture au moins au début du procédé de reprogrammation cellulaire peut être naturelle ou recombinante, de préférence recombinante. Avantageusement, le milieu de culture contient la nétrine-1 recombinante disponible dans le commerce chez Adipogen (réf : AG-40B-0040- 0000).
Elle peut être ajoutée directement dans le milieu de culture, ou bien être produite par des cellules qui surexpriment le gène codant la nétrine-1 et qui sont co-cultivées avec les cellules somatiques en cours de reprogrammation. La nétrine-1 peut également être exprimée par les cellules somatiques elles-mêmes, notamment par transfection.
De la même manière, et notamment comme décrit ci-dessus pour la nétrine-1 , un analogue de la nétrine-1 peut être présent dans le milieu de culture, directement ou produit par des cellules. Par analogue de nétrine-1 , on entend toute substance capable de mimer l'activité biologique de la nétrine-1 , c'est-à-dire toute substance capable d'exercer l'activité biologique de la nétrine-1 , et de préférence toute substance capable de prévenir ou de bloquer la mort cellulaire induite par les récepteurs DCC ou Unc5s, en particulier la mort cellulaire induite par le récepteur DCC. Ces analogues sont donc des agonistes de la nétrine-1 , qui peuvent par exemple se fixer aux récepteurs DCC ou Unc5s ou encore induire l'oligomérisation de ces récepteurs et notamment de DCC, et empêcher l'induction de la mort cellulaire médiée par ces récepteurs. Ces analogues peuvent être sélectionnés par tout procédé connu par un homme du métier permettant de déterminer la capacité d'une substance notamment à se fixer aux récepteurs DCC ou Unc5s, un tel procédé pouvant notamment comprendre un test immunoenzymatique de type ELISA. Ces analogues peuvent également être sélectionnés par tout procédé connu permettant de détecter la capacité d'une substance à inhiber la fixation de la nétrine-1 au récepteur DCC ou aux récepteurs Unc5s, de préférence inhiber de façon compétitive ou de façon non-compétitive la liaison de la nétrine-1 à ces récepteurs, plus préférentiellement leur capacité à inhiber de façon compétitive la liaison de la nétrine- 1 à ces récepteurs. Ces analogues peuvent encore être sélectionnés par tout procédé permettant de déterminer la capacité d'une substance de prévenir ou bloquer la mort cellulaire induite par le récepteur DCC ou par les récepteurs Unc5s, des exemples de ces procédés étant décrits dans la présente demande de brevet. Parmi les exemples d'analogues de nétrine-1 , on peut notamment citer des anticorps agonistes des récepteurs DCC ou Unc5s, des fragments polypeptidiques de nétrine-1 capables de prévenir ou bloquer la mort cellulaire médiée par DCC ou Unc5s. Dans le cadre du procédé selon la présente invention, le milieu de culture des cellules somatiques soumises à une reprogrammation cellulaire peut donc contenir un ou des fragments de la nétrine-1 , et en particulier des fragments de la séquence d'acides aminés déposée dans la base Genbank sous le numéro d'accès NP_004813, 17 novembre 2006, dès lors qu'il(s) conserve(nt) la propriété d'inhibition ou de blocage de la mort cellulaire médiée par ses récepteurs, et notamment par DCC. Parmi ces fragments, on peut notamment citer des fragments d'au moins 30 acides aminés, ou d'au moins 40 acides aminés, ou d'au moins 50 acides aminés, ou encore d'au moins 60 acides aminés.
Les méthodes permettant de mesurer l'inhibition de la mort cellulaire médiée par DCC ou Unc5s sont bien connues de l'homme du métier.
De manière particulièrement avantageuse, la nétrine-1 ou l'analogue de nétrine-
1 est ajouté directement dans le milieu de culture.
L'effet de l'apport en nétrine-1 sur l'efficacité du procédé dépend de la dose que l'on apporte, plus la dose est élevée meilleur est le résultat obtenu. Dans les essais réalisés par les inventeurs, le meilleur résultat a été obtenu avec une concentration en nétrine-1 de 900 ng/ml. L'homme du métier saura choisir la concentration en nétrine-1 ou en analogue de nétrine-1 la mieux adaptée pour le procédé qu'il mettra en œuvre en tenant compte à la fois de l'amélioration de l'efficacité, mais aussi du prix de reviens du procédé lorsque l'on ajoute la quantité de nétrine-1 ou d'analogue de nétrine-1 .
De manière avantageuse, la concentration en nétrine-1 présente dans le milieu de culture est d'au moins 100 ng/ml, préférentiellement supérieure ou égale à 150 ng/ml.
Pour l'emploi d'analogues de nétrine-1 , l'homme du métier saura choisir la quantité appropriée de cet analogue de manière à obtenir la même efficacité que pour la nétrine-1 .
La nétrine-1 ou l'analogue de nétrine-1 est avantageusement présent dans le milieu de culture des cellules somatiques en cours de reprogrammation au moins pendant les 7 premiers jours à compter de l'initiation du procédé de reprogrammation (J0). Les inventeurs ont notamment montré qu'il n'est pas utile de prolonger la présence de nétrine-1 au-delà de cette période, aucun avantage supplémentaire n'étant apporté en termes d'efficacité de reprogramment en iPS.
En fonction du mode d'apport de la nétrine-1 ou de l'analogue de nétrine-1 dans le milieu de culture, l'homme du métier saura adapter la fréquence de cet apport en tenant compte de la stabilité, de la disponibilité de la nétrine-1 ou de l'analogue de nétrine-1 dans le milieu de culture utilisé
Avantageusement, lorsque la nétrine-1 est ajoutée directement dans le milieu de culture, elle est ajoutée chaque jour, et en particulier à une concentration d'au moins 100 ng/ml, notamment à l'occasion des changements de milieu nécessaires lors du procédé de reprogrammation.
La présente invention peut être mise en œuvre quelle que soit la méthode de reprogrammation cellulaire employée.
Le procédé de reprogrammation utilisé peut comprendre l'expression dans les cellules somatiques d'un ou de plusieurs facteurs de pluripotence de cellule souche choisi(s) dans le groupe constitué de Oct, Sox, Klf, et Myc.
De manière avantageuse, l'invention est mise en œuvre dans un procédé de reprogrammation comprenant, voire consistant en, l'expression des facteurs de transcription Oct4, Sox2 , Klf4 et c-Myc, encore nommé cocktail OSKM, qui est à ce jour la méthode la plus courante employée par l'homme du métier.
Ces facteurs de pluripotence de cellule souche peut être exprimées dans les cellules somatiques à l'aide de différentes techniques, telles que l'infection virale, la transfection notamment à l'aide de liposomes, l'électroporation, la perméabilité protéique membranaire, etc.
De manière avantageuse, ces facteurs de pluripotence de cellule souche sont introduits par une étape d'infection virale des cellules somatiques, avec des virus permettant l'expression de séquences d'acides nucléiques codant ces facteurs, et notamment choisis parmi les lentivirus, rétrovirus, adénovirus, Sendaï virus. Ces méthodes sont bien connues de l'homme du métier, et notamment décrites dans Gonzalez et al., Nat Rev Genêt 201 1 , 12:231 -242; Zhou et al., Stem Cells 2009, 27:2667-2674; Weltner et al., J Virol 2012, 86:4463-4467; Fusaki et al., Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci 2009, 85:348-362; Nishimura et al., J Biol Chem 201 1 , 286:4760-4771.
Le procédé de l'invention peut en outre comprendre une étape d'introduction d'un système rapporteur dans les cellules somatiques pour indiquer l'efficacité de la génération et la production des iPS, en particulier choisi parmi des systèmes fluorescents tels que la GFP, des systèmes colorimétriques, des systèmes de résistances aux antibiotiques, etc.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la présente invention est mise en œuvre à l'aide d'un procédé de reprogrammation cellulaire qui est effectué sans intégration génomique et/ou sans expression d'oncogènes.
Différents types de cellules somatiques peuvent être reprogrammées en iPS dans le cadre du procédé de la présente invention, et notamment des fibroblastes, des kératinocytes, des cellules T, des hépatocytes, des cellules de cordon ombilical, des cellules adipeuses, des cellules intestinales et des cellules sanguines, et avantageusement des fibroblastes.
La présente invention trouve une application toute particulière pour préparer des iPS de mammifères. Ainsi, les cellules somatiques employées dans le cadre du procédé de l'invention peuvent être choisies dans le groupe constitué du rat, souris, lapin, cochon, mouton, chèvre, vache, singe et humain. Avantageusement, les cellules somatiques utilisées sont des cellules somatiques humaines, et notamment des fibroblastes humains. Selon un aspect plus particulier, les cellules somatiques utilisées sont des d'épithélium intestinal humain.
Selon un deuxième aspect, la présente invention est aussi relative à l'utilisation de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 pour préparer des cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, en particulier pour améliorer l'efficacité de reprogrammation cellulaire des cellules somatiques en iPS.
Tous les modes de réalisation avantageux et particuliers mentionné ci-dessus s'agissant du procédé de préparation d'iPS sont également des modes de mise en œuvre avantageux dans le cadre de l'utilisation de nétrine-1 ou analogue de nétrine-1 pour préparer des iPS.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente le niveau d'expression de la nétrine-1 et de son récepteur DCC (Figure 1 A), et des récepteurs Unc5B et Unc5C (Figure 1 B) au cours du procédé de reprogrammation de MEF (Mouse Embyronic Fibroblasts), aux jours 0, 2, 4 et 6 après infection avec des particules rétrovirales codant OSKM. La figure 2 représente l'effet de l'inactivation de l'expression de la nétrine-1 sur la reprogrammation de MEF infectés avec des particules lentivirales OSKM (Figure 2A) et sur la reprogrammation d'épithélieum intestinal induit à reprogrammer par un traitement à la doxycycline (Figure 2B).
La figure 3 représente l'effet de doses croissantes de Ntn1 sur l'efficacité de la reprogrammation cellulaire (Figure 3A) et sur la reprogrammation d'épithélieum intestinal induit à reprogrammer par un traitement à la doxycycline (Figure 3B). .
La figure 4 représente l'effet de l'apport séquentiel de Ntn1 sur l'efficacité de la reprogrammation cellulaire (dO-7 : 7 premiers jours, d7-14 : du jour 7 au jour 14 et dO- 14 : 14 premiers jours).
La figure 5 représente l'effet d'anticorps bloquant Ntn1 sur l'efficacité de la reprogrammation cellulaire (dO-7 : 7 premiers jours, d7-14 : du jour 7 au jour 14 et dO- 14 : 14 premiers jours).
La figure 6 représente l'effet de l'inactivation de l'expression du récepteur DCC (A) et de l'expression de Ntn1 (B) sur l'efficacité de la reprogrammation cellulaire.
La figure 7 représente l'activité phosphatase alkaline (A) et l'analyse de clustering hiérarchical DESeq (B) des clones de cellules iPS dérivés en condition "contrôle" ou en présence de Nétrine-1 recombinante.
La figure 8 représente l'analyse des altérations chromosomiques majeures entre les lignées iPS contrôle (histogramme blanc) et dérivées en présence de Ntn1 (histogramme noir).
La figure 9 représente l'analyse histologique des tératomes induits par l'injection in vivo de clones iPS dérivées en présence de Ntn1 (Echelle de taille: 100μηη).
La figure 10 représente l'effet de la Nétrine-1 recombinante (histogramme noir) sur l'émergence de colonies SSEA4 positives à partir de fibroblastes de prépuce humain remis en culture sur fibroblastes traités à la mitomycine C 7 jours après l'infection (barre d'échelle correspond à 200 μηη) par rapport au contrôle (histogramme blanc). EXEMPLES
Culture cellulaire et expériences de RNAi:
Les fibroblastes embryonnaires de souris (MEF) sont dérivés d'embryons à E13.5 de différentes souches. Les cellules pre-iPS, iPS et ES sont cultivées sur des MEF irradies ou en gélatine comme décrit précédemment. Les cellules 293T et plat-E sont cultivées en DMEM supplémenté avec 10% de FCS et de la penicillin/streptomicin. Les cellules iPS sont cultivées en milieu KSR+LIF ou KSR 2i+LIF. Les expériences de shRNA sont réalisées avec des vecteurs pLKO.1 et des siRNA de Sigma (SHCLNG-NM_008744 for Ntn1 , SHCLNG-NM_007831 for Dec and EMU022741 for Mbd3).
Anticorps:
Les anticorps utilisés dans cette étude pour l'immunofluorescence et le FACS sont les suivants: anti-Oct4 (Santa Cruz, C10), anti-Nétrine-1 (R&D Systems, mab1 109), anti-thyl (Ebiosciences, 53-2.1 ), anti-SSEA1 (Stem cell technologies, 60060PE) and NL493 conjugated anti-SSEA4 antibody (R and D Systems SC023).
Nétrine-1 recombinante :
La nétrine-1 recombinante utilisée est disponible dans le commerce, chez Adipogen (réf : AG-40B-0040-0000).
Production rétrovirale et lentivirale.
Les cellules plat-E ont été utilisées pour produire des particules rétrovirales à partir de vecteurs pMX-s codant les cDNA de Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc, comme décrit précédemment par les inventeurs. Des particules virales codant la mcherry ont été utilisées pour suivre l'efficacité d'infection des MEF. Des cellules 293T ont été utilisées pour produire les particules lentivirales.
Génération de cellules iPS de souris.
Des cellules MEF ont été passées dans des boites de 6 puits. 12 heures plus tard, ces cellules ont été infectées avec des quantités équivalentes de chaque particule rétrovirale en présence de polybrene à une concentration de 8μg/ml polybrene. Le milieu de culture est remplacé 24 heures après l'infection et 48 heures après l'infection, les MEF sont collectés et remis en culture sur des fibroblastes irradiés dans du milieu de culture pour cellules iPS. Le milieu de culture a ensuite été remplacé chaque jour avec du milieu frais et les colonies émergentes ont été comptées ou collectées 12-14 jours post-infection. L'épithélium intestinal est dissocié et les fragments d'épithélium mis en culture sur un tapis de cellules nourricières irradiées. Le processus de reprogrammation pluripotente est induit ici en traitant les cellules à la doxycycline ^g/ml, pendant 14 jours) puisque les souris utilisées présentent une cassette d'expression des facteurs de reprogrammation Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc inductible. Génération de cellules iPS humaines.
Les expériences ont été réalisées avec 5x105 cellules de prépuce humain (HFF, Millipore) mis en culture dans un puits d'une plaque de 6 puits et en présence de milieu de culture FibroGRO™-LS médium (Millipore) jusqu'à leur remise en culture sur fibroblastes. Les cellules ont été infectées sur la nuit avec 4 virus Sendai codant respectivement pour Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc (Cytotune™, Life Technologies) a une MOI de 3. Le milieu de culture est changé le lendemain et remplacé par du milieu contenant ou non de la nétrine-1 recombinante a 150 ou 750 ng/mL. Le milieu est ensuite changé chaque jour. 7 jours après l'infection, les cellules sont dissociées avec de la tryple express (Life Technologies), comptées et remises en culture sur des MEF traitées à la mitomycine C (Sigma Aldrich) a une densité cellulaire de 5x10, 1 x105 ou 2x105 HFF par plaque. Le jour suivant, le milieu est remplacé par du DMEM/F12 (Life Technologies) supplémenté avec 20% de PluriQ™ Sérum Replacement (GlobalStem), 0.1 mmol/L acides aminés non essentiels, 1 mmol/L L-glutamine, 0.1 mmol/L 2-mercaptoethanol, penicillin/streptomycin (Life Technologies), 12.5 ng/ml human basic fibroblast growth factor (Milytenyi Biotec) en présence ou non de Nétrin- 1 recombinante. Le milieu est ensuite changé chaque jour. Au jour 26, des colonies reprogrammées sont piquées manuellement et transférées sur de nouveaux MEF traités à la mitomycine C pour amplification.
RNA-Seauencinq:
La qualité de l'ARN a été analysée en utilisant un Bioanalyser (Agilent). Les bibliothèques ont été construites et séquencées sur un HiSeq de Illumina 2000.
Formation de tératomes.
5x106 cellules iPS ont été injectées sous les capsules rénales de souris immunodéficientes (SCID) de 7 semaines (CB17/SCID, Charles River). Après 3 semaines, les souris ont été euthanasiées et les tumeurs ont été enlevées chirurgicalement et fixées dans du formol à 4% ou dans de la PFA pour cryosections. La même procédure a été utilisée avec injection de 5x105 cellules iPS dans les testicules.
Exemple 1 : étude de l'expression de la nétrine-1 lors du procédé de reprogrammation de cellules somatiques murines.
Des fibroblastes embryonnaires murins (MEF) ont été infectés avec des particules rétrovirales codant OSKM pendant 6 jours. L'expression de la nétrine-1 , des récepteurs DCC, Unc5B et Unc5C a été mesurée au cours du temps (JO, J2, J4, et J6 pour la Nétrine-1 et DCC, et JO, J3 et J6 pour Unc5B et Unc5c).
Les résultats sont représentés sur la figure 1 annexée. Les Q-RTPCR présentent les profils d'expression de Ntn1 , Dec, Unc5B et Unc5C au cours des 6 premiers jours de la reprogrammation cellulaire vers l'état pluripotent et dans des cellules iPS établies. Les données sont normalisées aux gènes de ménage RS17 et L19, représentées de manière relative au niveau d'expression dans les MEF et correspondent à la moyenne ± SEM de 3 expériences indépendantes.
Ils montrent une expression bi-phasique de la nétrine-1 avec une forte réduction pendant les 6 premiers jours du procédé de reprogrammation cellulaire suivie d'une réactivation dans les cellules iPS. En parallèle, l'expression du récepteur DCC reste stable (Fig. 1A), alors que celle d'autres récepteurs tels que Unc5B et Unc5C est rapidement réprimée (Fig. 1 B). Ainsi, l'expression de Ntn1 est réduite alors que celle de son récepteur Dec est maintenue dans les phases initiales de la reprogrammation cellulaire.
Le même profil d'expression a été observé avec un système Dox-inductible lors de la reprogrammation de MEF (résultats non annexés).
Exemple 2 : effet de l'inactivation de la nétrine-1 sur l'efficacité de la reprogrammation de cellules somatiques murines
L'effet de l'inactivation de l'expression de Ntn1 sur la reprogrammation cellulaire a été analysé par quantification des colonies alkaline phosphatase positives ou Nanog positives. Les cellules AP positives sont caractérisées par un test mettant en évidence l'activité enzymatique des cellules, les cellules nanog positives sont caractérisées par immunofluorescence mettant en œuvre des anticorps spécifiques de Nanog. Des MEF ont été infectés avec des particules lentivirales codant trois shRNA différents qui ciblent Ntn1 , deux jours avant la transduction OSKM. Le nombre de colonies produites dans la condition contrôle de MEF infectés par des particules shscrambled comprenant un shRNA contrôle qui ne cible pas la nétrine-1 est porté à 100% pour chaque expérience. Trois shRNA différents ont été utilisés (Ntn1 sh#1 , Ntn1 sh#2 et Ntn1 sh#3). Les données présentées correspondent à la moyenne ± SEM de trois expériences indépendantes réalisées avec des lots de MEF et de particules virales différents.
Les résultats sont regroupés sur la figure 2 annexée. Ils montrent que la déplétion en nétrine-1 conduit à une diminution significative de la reprogrammation cellulaire, comme l'indique le nombre de colonies AP-positives à partir de fibroblastes murins embryonnaires (Figure 2A).
Des résultats similaires sont obtenus en utilisant un autre type cellulaire somatique, l'épithélium intestinal (Figure 2B). Exemple 3 : effet de la compensation de la déficience en Ntn1 sur la reprogrammation cellulaire
Différentes concentrations de nétrine-1 recombinante ont été ajoutées quotidiennement aux cellules (0,15 μg/ml ; 1 μg/ml et 4 μg/ml) et le nombre de colonies AP positives compté 12-14 jours post-OSKM infection.
Les résultats sont regroupés sur la figure 3 annexée. Ils montrent que l'apport exogène de nétrine-1 recombinante améliore l'efficacité de reprogrammation cellulaire de façon dose dépendante ; la dose la plus importante permettant d'augmenter le nombre de colonies AP-positives d'un facteur 4 à partir de fibroblastes murins embryonnaires (Figure 3A).
Des résultats similaires sont obtenus en utilisant un autre type cellulaire somatique, l'épithélium intestinal (Figure 3B).
Afin d'étudier si la Ntn1 est requise tout au long du procédé de reprogrammation cellulaire, l'effet de traitements séquentiels de Nétrine-1 recombinante sur la reprogrammation cellulaire a été étudié par quantification des colonies AP positives. Le nombre de colonies obtenu sans traitement est porté à 100% pour chaque expérience individuelle. Les données présentées correspondent à la moyenne ± SEM de trois expériences indépendantes. Le student T-test a été utilisé pour les analyses statistiques.
Les résultats sont regroupés sur la figure 4 annexée. Ils montrent que l'ajout de Ntn1 recombinante au cours des 7 premiers jours du procédé de reprogrammation cellulaire (dO-7) est suffisant pour conduire à l'effet d'amélioration de la reprogrammation. A l'inverse, le traitement des cellules du jour 7 au jour 14 de la reprogrammation (d7-14) n'a aucun impact positif en termes d'efficacité. Ces résultats démontrent l'impact positif de la présence précoce de Nétrine-1 lors du procédé de reprogrammation de cellules somatiques en iPS, ce qui a été confirmé par les résultats obtenus à partir des mêmes expériences réalisées avec des anticorps bloquant la Ntn1 (Fig. 5).
Exemple 4 : étude de l'impact de la diminution d'expression de DCC, plus ou moins Ntn1 , lors de la phase précoce de reprogrammation cellulaire
L'effet de l'inactivation de l'expression du récepteur DCC a été étudié à l'aide d'une stratégie lentivirale shRNA par quantification des colonies alkaline phosphatase positives (AP-positives), et les résultats sont regroupés sur la figure 6 annexée dans laquelle le nombre de colonies produites dans la condition contrôle de MEF infectés par des particules shscrambled est porté à 100% pour chaque expérience. Trois shRNA différents ont été utilisés (DCC sh#1 , DCC sh#2 et DCC sh#3). Les données présentées correspondent à la moyenne ± SEM de trois expériences indépendantes réalisées avec des lots de MEF et de particules virales différents.
Les résultats montrent que l'inactivation de DCC améliore la reprogrammation cellulaire (Fig. 6A). De plus, l'effet de l'inactivation de Ntn1 sur la reprogrammation cellulaire est réversé par l'inactivation de Dec (Fig. 6B), faisant apparaître le binôme Ntn1/DCC comme un nouveau médiateur clé de la reprogrammation cellulaire des cellules somatiques en iPS.
Exemple 5 : utilisation de Ntn1 comme facteur soluble pour améliorer la reprogrammation de cellules somatiques murines et humaines en iPS
Des clones iPS murins Oct4-GFP dérivés dans des conditions standard (contrôle) ou en présence de 600 ng/ml de Ntn1 pendant les 7 premiers jours de la reprogrammation cellulaire ont été individuellement repiqués et mis en culture.
La morphologie et l'activité AP qui a été mesurée sont similaire entre les clones iPS contrôle et en présence de Ntn1 (Fig. 7A), ce qui a été confirmé par l'étroite corrélation révélée par l'analyse de clustering hiérarchical DESeq de cellules MEF Oct4-GFP, pré-iPS, iPS dérivés en condition "contrôle" ou en présence de Nétrine-1 recombinante à deux passages différents : p5 et p25 (Fig. 7B).
Les résultats obtenus à l'aide de protocoles de reprogrammation utilisant des facteurs de pluripotence de cellule souche différents, tels que Pou5f1 , Sox2, Klf4, Nanog, Fgf4, Esrrb, Utf1 et Dppa3 permettent d'arriver aux mêmes conclusions (résultats non annexés). Après 40 passages en culture, la quantification des altérations chromosomiques majeures n'a révélée aucune différence significative entre les lignées iPS contrôle et dérivées en présence de Ntn1 recombinante, comme le montrent les résultats regroupés sur la figure 8.
Par conséquent, la reprogrammation de cellules somatiques murines en iPS en présence de Ntn1 n'a pas d'effet néfaste sur la stabilité chromosomique.
Le potentiel de différenciation des iPS murines dérivées en présence de Ntn1 a été étudiée in vivo par l'analyse histologique de tératomes obtenus à partir de l'injection de cellules iPS dérivées en présence de Nétrine-1 recombinante (Fig. 9) et in vitro par la formation de corps embyoïdes (EB), démontrant l'émergence de dérivés des trois types de feuillets embryonnaires (endoderme, mésoderme et ectoderme) (résultats non annexés). Il a également été confirmé que les cellules iPS murines dérivées en présence de Ntn1 s'intègrent de manière appropriée dans les blastocystes hôtes (résultats non annexés).
Enfin, l'effet de la Ntn1 recombinante sur la reprogrammation de fibroblastes humains de prépuce a été analysé après un marquage sur cellules vivantes avec un anticorps dirigé contre SSEA4. Les résultats regroupés sur la figure 10 annexée montrent que le traitement avec la Ntn1 recombinante (0,15 μg/ml) induit une augmentation d'un facteur 15 de l'efficacité de la reprogrammation cellulaire.
En conclusion, la reprogrammation de cellules somatiques en iPS réalisée en présence de Nétrine-1 lors des phases précoces du procédé de reprogrammation cellulaire améliore l'efficacité de génération de cellules iPS, en particulier murines et humaines.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation de cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, caractérisé en ce que les cellules somatiques sont cultivées en présence de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 au moins en début du procédé de reprogrammation cellulaire, ledit analogue de la nétrine-1 étant capable de mimer l'activité biologique de la nétrine 1.
2. Procédé de préparation de cellules souches pluripotentes induites (iPS) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit analogue de nétrine-1 est choisi parmi les anticorps agonistes des récepteurs DCC ou Unc5s et des fragments polypeptidiques de nétrine-1 capables de prévenir ou bloquer la mort cellulaire médiée par DCC ou Unc5s.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire sont cultivées dans un milieu de culture comprenant au moins 100 ng/ml de nétrine-1.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire sont cultivées au moins pendant les 7 premiers jours à compter de l'initiation du procédé de reprogrammation dans un milieu de culture comprenant la nétrine-1 ou un analogue de nétrine-1.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la nétrine-1 ou l'analogue de nétrine-1 est ajouté dans le milieu de culture chaque jour à une concentration d'au moins 100 ng/ml.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de reprogrammation comprend l'expression d'un ou de plusieurs facteurs de pluripotence de cellule souche dans les cellules somatiques choisi(s) dans le groupe constitué de Oct, Sox, Klf, et c-Myc.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de reprogrammation comprend l'expression des facteurs de transcription Oct4, Sox2, Klf4, et c-Myc.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'introduction d'un système rapporteur dans les cellules somatiques pour indiquer l'efficacité de la génération et la production des iPS.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé de reprogrammation cellulaire est effectué sans intégration génomique et/ou sans expression d'oncogènes.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les cellules somatiques sont choisies dans le groupe constitué de fibroblastes, des kératinocytes, des cellules T, des hépatocytes, des cellules de cordon ombilical, des cellules adipeuses, des cellules intestinales et des cellules sanguines.
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules somatiques sont des cellules somatiques de mammifères, en particulier choisi dans le groupe constitué du rat, souris, lapin, cochon, mouton, chèvre, vache, singe et humain, avantageusement sont des cellules somatiques humaines.
12. Utilisation de nétrine-1 ou d'un analogue de nétrine-1 pour préparer des cellules souches pluripotentes induites (iPS) par culture de cellules somatiques soumises à un procédé de reprogrammation cellulaire, en particulier pour améliorer l'efficacité de reprogrammation cellulaire des cellules somatiques en iPS.
13. Utilisation selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit analogue de nétrine-1 est choisi parmi les anticorps agonistes des récepteurs DCC ou Unc5s et des fragments polypeptidiques de nétrine-1 capables de prévenir ou bloquer la mort cellulaire médiée par DCC ou Unc5s.
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