Cellules stromales mésenchymateuses avec récepteur antigénique chimérique pour améliorer l’immunosuppression

Introduction générale

Les cellules stromales mésenchymateuses (Mesenchymal Stromal Cells, MSCs) sont des cellules multipotentes présentes dans presque tous les tissus, possédant des propriétés immunosuppressives et régénératives significatives. Ces caractéristiques font des MSCs un sujet de recherche intensif pour le traitement des maladies immunitaires et de la régénération des tissus. Bien que les essais cliniques avec des MSCs allogéniques aient démontré leur sécurité, leur efficacité immunosuppressive et les résultats thérapeutiques ne sont toujours pas satisfaisants. Afin d’améliorer l’effet immunosuppresseur des MSCs, cette étude propose une nouvelle stratégie thérapeutique en modifiant les MSCs primaires dérivées du tissu adipeux de donneurs sains à l’aide de techniques d’ingénierie cellulaire.

Source de l’article

Cette étude a été réalisée par Olivia Sirpilla, R. Leo Sakemura et Mehrdad Hefazi, parmi d’autres, au sein du département d’Ingénierie des cellules T ainsi que de la Division d’hématologie de la Mayo Clinic. L’article a été publié dans le journal “Nature Biomedical Engineering” en avril 2024.

Procédure de recherche

Conception et développement expérimental

1. Optimisation et expression des récepteurs antigéniques chimériques (CAR) :

   • En utilisant un vecteur lentiviral amélioré par des polycationiques, l’équipe de recherche a réussi à transduire efficacement des CAR dans des MSCs dérivées de tissu adipeux de donneurs sains. En particulier, l’optimisation des protéoglycanes a permis d’atteindre une efficacité de transduction ≥70%.
   • Des construits CAR spécifiques de différents antigènes, particulièrement les CAR-MSCs ciblant l’E-cadhérine (E-cad) pour la maladie du greffon contre l’hôte (GvHD), ont été utilisés dans les expériences.

2. Développement des CAR-MSCs dirigées par E-cad :

   • Utilisant la technique de phage display, plusieurs clones scFv contre E-cad ont été générés, et un clone scfv avec une réactivité croisée élevée (hmcecad.6) a été sélectionné après optimisation de la séquence.
   • Le construit CAR-CD28ζ contenant hmcecad.6 a été conçu et exprimé de manière stable pour renforcer la fonction immunosuppressive des MSCs.

3. Essais d’immunosuppression des CAR-MSCs :

   • Les ECCAR-MSCs ont montré un effet immunosuppresseur supérieur sur les cellules T spécifiques d’antigène lors des tests in vitro et in vivo. L’efficacité de transduction des ECCAR-MSCs a été vérifiée par cytométrie en flux dans divers échantillons de donneurs.

4. Essais dans le modèle GvHD :

   • Dans un modèle murin, les ECCAR-MSCs ont considérablement inhibé l’activité des cellules T par stimulation spécifique des antigènes et amélioré les symptômes de GvHD et le taux de survie.
   • L’imagerie optique in vivo et la coloration immunofluorescente ont confirmé la migration spécifique des ECCAR-MSCs vers les tissus de colon +Ecad dans le modèle de souris GvHD.

5. Exploration du mécanisme d’immunosuppression des ECCAR-MSCs :

   • L’analyse de séquençage ARN et de protéomique a révélé que la stimulation spécifique des antigènes activait les gènes et voies de signalisation immunosuppresseurs des MSCs, tels que IL-6, IL-10 et NF-κB.
   • Ces voies de signalisation ont été confirmées pour jouer un rôle clé dans l’amélioration de l’immunosuppression.

Résultats expérimentaux

1. Effet de suppression des cellules T :

   • Les ECCAR-MSCs ont montré un effet de suppression des cellules T dépendant de la dose lors de la stimulation spécifique des antigènes (cellules +Ecad) in vitro, ce qui était cohérent dans plusieurs échantillons de donneurs.

2. Expériences sur des modèles tumoraux in vivo :

   • Dans un modèle tumoral murin, les ECCAR-MSCs ont significativement inhibé l’activité antitumorale des cellules T CAR-CD19 par rapport aux MSCs non traitées, favorisant la croissance tumorale et augmentant le taux de survie des souris.
   • La stimulation spécifique de l’antigène par les ECCAR-MSCs a considérablement amélioré leur effet immunosuppresseur sur les cellules tumorales +Ecad.

3. Effet thérapeutique dans le modèle GvHD :

   • Chez les souris atteintes de GvHD, les ECCAR-MSCs ont considérablement réduit la perte de poids, atténué les symptômes de GvHD et amélioré le taux de survie.
   • Les ECCAR-MSCs ont efficacement inhibé l’activité des cellules T en migrant spécifiquement vers les tissus +Ecad.

4. Activation des voies de signalisation immunitaires :

   • Le séquençage ARN a montré que les voies de signalisation immunosuppressives telles que IL-6, IL-10 et NF-κB étaient significativement régulées à la hausse dans les ECCAR-MSCs stimulées de manière spécifique à l’antigène.
   • Les construits CAR contenant le domaine de signalisation CD28ζ ont montré une efficacité immunosuppressive plus forte.

Conclusion et valeur de la recherche

1. Signification scientifique :

   • Cette recherche a développé une technologie CAR pour améliorer efficacement la fonction immunosuppressive des MSCs, montrant son potentiel dans la GvHD et la suppression tumorale.
   • La stimulation spécifique des antigènes par les ECCAR-MSCs active les voies génétiques immunosuppressives et améliore la suppression des cellules T, fournissant une base scientifique pour une optimisation ultérieure des thérapies à base de cellules immunitaires.

2. Valeur applicative :

   • Les ECCAR-MSCs, en tant que technologie de thérapie cellulaire “prête à l’emploi”, pourraient être appliquées dans des maladies immunitaires comme la GvHD, la maladie de Crohn, et la colite ulcéreuse.
   • L’effet immunosuppressif et la sécurité des ECCAR-MSCs ont été initialement validés dans des modèles murin et canin, jetant les bases de la translation clinique.

3. Points forts de la recherche :

   • Cette étude a démontré pour la première fois l’application potentielle des MSCs dans l’amélioration de l’immunosuppression à travers la conception de constructed CAR et l’optimisation des domaines de signalisation.

• La sécurité et l’efficacité des ECCAR-MSCs ont été démontrées dans divers modèles in vitro et in vivo, ouvrant des perspectives prometteuses pour l’application clinique future de cette technologie.

Conclusion

Cette étude présente une nouvelle méthode de thérapie cellulaire en utilisant la technologie des récepteurs antigéniques chimériques pour renforcer la fonction immunosuppressive des cellules stromales mésenchymateuses. Les résultats montrent que les ECCAR-MSCs ont des effets immunosuppressifs significatifs tant in vitro qu’in vivo, avec une bonne sécurité, offrant une approche viable pour le traitement des maladies immunitaires.