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Les scientifiques de l'USC réécrivent la recherche sur les reins avec une culture cellulaire révolutionnaire

SciTechDaily

Cellules progénitrices de néphrons humains cultivées en laboratoire. Crédit : Biao Huang/Li Lab

Des chercheurs à USC ont fait progresser la recherche sur les reins en développant une nouvelle méthode pour cultiver des cellules progénitrices du néphron à partir de cellules souches humaines. Cette méthode simplifie le processus et améliore les applications dans la modélisation des maladies et la découverte de médicaments.

Dans une nouvelle étude publiée aujourd'hui dans Cellule souche, les scientifiques de l'USC rapportent des progrès significatifs dans la culture des cellules progénitrices du néphron (NPC), les cellules destinées à former le système de filtration du rein, les néphrons. Les PNJ sont extrêmement prometteurs pour comprendre le développement des reins, modéliser les maladies et découvrir de nouveaux traitements.

« En améliorant notre capacité à cultiver des PNJ à partir de cellules souches humaines, nous créons une nouvelle voie pour comprendre et combattre les maladies rénales congénitales et le cancer », a déclaré l'auteur correspondant et principal Zhongwei Li, professeur adjoint de médecine, de biologie des cellules souches et de médecine régénérative. à la Keck School of Medicine de l'USC.

Dans l'étude, financée en partie par le Instituts nationaux de la santéles postdoctorants du Li Lab, Biao Huang et Zipeng Zeng, et leurs collaborateurs ont amélioré le cocktail chimique permettant de générer et de faire croître des PNJ en laboratoire.

Ce cocktail amélioré permet la croissance soutenue des PNJ souris et humains dans un format bidimensionnel simple. Cela marque une amélioration majeure par rapport au système tridimensionnel précédent, qui était non seulement plus encombrant, mais limitait également la capacité d'effectuer une édition du génome sur les cellules.

Le cocktail permet également l’expansion des PNJ induits (iNPC) à partir de cellules souches pluripotentes humaines. Ces iNPC ressemblent beaucoup aux PNJ humains natifs. Avec cette approche, les iNPC peuvent être générés à partir de n’importe quel individu en commençant par une simple biopsie sanguine ou cutanée. Cette approche facilitera la création de modèles de maladie rénale spécifiques aux patients et renforcera les efforts visant à identifier les médicaments ciblant le néphron.

De plus, le cocktail est suffisamment puissant pour reprogrammer un type différencié de cellules rénales appelé podocyte dans un état de type NPC.

Démontrant les applications pratiques de leur avancée, les scientifiques ont effectué une édition du génome des PNJ afin de détecter les gènes liés au développement et aux maladies rénales. Ce criblage a identifié des gènes précédemment impliqués, ainsi que de nouveaux candidats.

Dans une autre démonstration, les scientifiques ont introduit les mutations génétiques responsables de la maladie polykystique des reins (PKD) dans les PNJ. Ces PNJ se sont développés en mini-structures rénales, appelées organoïdes, présentant des kystes, le symptôme caractéristique de la PKD. L’équipe a ensuite utilisé les organoïdes pour rechercher des composés de type médicamenteux qui inhibaient la formation de kystes.

« Cette percée a le potentiel de faire progresser la recherche sur les reins de plusieurs manières cruciales, depuis l'accélération de la découverte de médicaments jusqu'à la découverte des fondements génétiques du développement rénal, des maladies et du cancer », a déclaré Li. « Ce qui est important, c’est qu’il fournit également des réserves de PNJ en tant qu’éléments essentiels à la construction de reins synthétiques destinés à la thérapie de remplacement rénal. »

Les autres co-auteurs incluent : Sunghyun Kim, Connor C. Fausto, Kari Koppitch, Hui Li, Xi Chen, Jinjin Guo, Chennan C. Zhang, Tianyi Ma, Pedro Medina, Megan E. Schreiber, Mateo W. Xia, Ariel C. Vonk, Tianyuan Xiang, Tadrushi Patel, Yidan Li, Riana K. Parvez, Jyun Hao Chen, Matthew E. Thornton, Brendan H. Grubbs, Yali Dou, Ksenia Gnedeva, Qi-Long Ying, Nuria M. Pastor-Soler, Kenneth R .Hallows, Nils O. Lindström et Andy McMahon de l'USC ; Zexu Li et Teng Fei de l'Université Northeastern de Shenyang, en Chine ; Balint Der de l'USC et de l'Université Semmelweis de Budapest, Hongrie ; Zhenqing Liu de la Cité de l'Espoir ; et Yarui Diao de la faculté de médecine de l'Université Duke.

Quatre-vingts pour cent de ce travail ont été soutenus par un financement fédéral des National Institutes of Health (NIH) (numéros de subvention DK054364 et T32HD060549) et du programme de recherche à haut risque et haute récompense du Fonds commun des NIH (numéro de subvention DP2DK135739). Un soutien supplémentaire est venu du financement de la fondation de l'University Kidney Research Organization (UKRO), d'un prix pilote du doyen de la Keck School of Medicine de l'USC, d'une subvention USC Stem Cell Challenge, d'une bourse de recherche de premier cycle de l'USC Provost, d'une subvention de réseau de semences de l'Initiative Chan Zuckerberg (CZIF2019-002430). ), et un Prix Bridges du CIRM.

McMahon est conseiller scientifique ou consultant pour Novartis, eGENESIS, Trestle Biotherapeutics, GentiBio et IVIVA Medical. Li, Huang, Zeng, McMahon, Hallows et Pastor-Soler ont demandé la protection de la propriété intellectuelle pour les technologies décrites dans cette étude.

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