Production de cellules souches pour la génération de cellules pancréatiques

L'objectif de cette étude interventionnelle est d'étudier comment les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) peuvent être générées efficacement à partir de cellules somatiques et différenciées ensuite en cellules β productrices d'insuline, dans le but plus large d'améliorer la compréhension de la biologie des cellules β pancréatiques et de soutenir le développement de futures thérapies cellulaires pour le diabète. L'étude implique la collecte d'échantillons biologiques provenant à la fois de donneurs sains et de patients atteints de troubles métaboliques ou génétiques affectant la fonction des cellules β pancréatiques, tels que le diabète de type 1, le diabète de type 2, le diabète de type MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young), le syndrome de Wolfram et le diabète pancréatogène.

L'objectif principal est d'établir un protocole fiable et reproductible pour la production d'iPSC à partir de cellules somatiques obtenues de différents groupes de donneurs et d'évaluer leur potentiel à se différencier en cellules β fonctionnelles. En comparant les cellules β dérivées d'iPSC de patients avec celles dérivées de témoins sains, l'étude vise à identifier les caractéristiques cellulaires et moléculaires spécifiques à la maladie qui pourraient contribuer à la dysfonction des cellules β et à la pathogenèse du diabète. Ces résultats serviront de base pour améliorer les stratégies de remplacement des cellules β et de médecine régénérative.

Les participants inscrits à l'étude fourniront un seul échantillon biologique, collecté à l'Ospedale San Raffaele de Milan. Selon les exigences techniques du laboratoire et l'état clinique du participant, l'échantillon pourra consister en une biopsie cutanée par punch de 3 mm, un petit volume de sang périphérique (jusqu'à 20 mL) ou un échantillon d'urine (jusqu'à 300 mL). Ces procédures sont toutes des techniques cliniques standard réalisées dans des conditions stériles par du personnel de santé formé. Les risques associés aux procédures sont minimes et limités à une douleur légère, des ecchymoses ou, dans le cas de la biopsie cutanée, une petite cicatrice. Les participants recevront des instructions de soins post-procédure et ne seront pas tenus d'assister à des visites de suivi après la collecte de l'échantillon.

Une fois collectées, les cellules somatiques (telles que les fibroblastes, les cellules mononucléées du sang périphérique ou les cellules épithéliales dérivées de l'urine) seront isolées, expansées et cryoconservées. Ces cellules seront ensuite reprogrammées en iPSC en utilisant un système de reprogrammation à base d'ARN non intégrant (StemRNA™ 3rd Gen Reprogramming Kit, Reprocell). Le succès du processus de reprogrammation sera évalué en mesurant la viabilité cellulaire et l'expression de marqueurs spécifiques de pluripotence, notamment SSEA4, OCT4 et NANOG, par cytométrie en flux. Seules les lignées d'iPSC répondant à des critères de qualité prédéfinis - viabilité supérieure à 60 % et expression des marqueurs de pluripotence supérieure à 80 % - seront considérées comme réussies et conservées pour une utilisation ultérieure.

Par la suite, les lignées d'iPSC établies seront différenciées en cellules β productrices d'insuline grâce à un processus étape par étape qui mime le développement pancréatique. Les cellules de type β résultantes seront analysées pour leur capacité à produire et sécréter de l'insuline en réponse à une stimulation par le glucose, ainsi que pour d'autres propriétés moléculaires et fonctionnelles. La comparaison entre les cellules β dérivées de donneurs sains et celles de patients atteints de différentes formes de diabète aidera à élucider les mécanismes sous-jacents à la dysfonction et à la perte des cellules β dans ces maladies.

L'étude inclura jusqu'à 100 participants, hommes et femmes, âgés de 12 à 70 ans. Au moins 30 % des participants seront des témoins sains, tandis que les autres représenteront des patients atteints de divers types de dysfonction pancréatique. Cette approche permet la génération d'une biobanque diversifiée de lignées d'iPSC spécifiques aux patients, qui pourront être utilisées non seulement pour cette étude mais aussi pour de futurs projets de recherche approuvés par le Comité d'Éthique. La durée totale de l'étude est estimée à 10 ans, reflétant la nature à long terme de la génération, de la différenciation et de la caractérisation des iPSC.

Bien qu'il n'y ait pas de bénéfices médicaux directs pour les participants, les bénéfices sociétaux potentiels de cette étude sont significatifs. La génération d'iPSC spécifiques aux patients fournit une plateforme puissante pour étudier la physiopathologie du diabète in vitro, permettant l'identification des mécanismes de la maladie et le test de nouvelles stratégies thérapeutiques de manière personnalisée. Ces cellules peuvent servir de modèles pour évaluer comment les antécédents génétiques, les facteurs environnementaux et les états pathologiques affectent le développement et la fonction des cellules β. À long terme, cette recherche pourrait contribuer au développement de traitements avancés de régénération et de transplantation pour le diabète, réduisant potentiellement ou éliminant le besoin d'une insulinothérapie exogène.

En résumé, cette étude représente une étape importante vers le rapprochement de la biologie fondamentale des cellules souches avec les applications translationnelles dans la recherche sur le diabète. En combinant la technologie des iPSC spécifiques aux patients avec des protocoles de différenciation de pointe, elle vise à créer une ressource qui non seulement approfondit la compréhension scientifique mais soutient également le développement de thérapies innovantes et personnalisées pour les personnes vivant avec le diabète et les maladies métaboliques associées.