Dans un contexte de difficulté chronique d’approvisionnement en produits sanguins, l’intérêt de disposer de sources complémentaires de globules rouges (GR) pour la transfusion sanguine est évident. ...La mise au point de molécules chimiques ou naturelles qui remplaceraient l’hémoglobine se révèle difficile. Le sang artificiel est encore hors d’atteinte. Ainsi au lieu de remplacer ce que fait la nature pourquoi ne pas la copier ? Pour ces raisons, tenter de générer au laboratoire des GR fait sens. Nous décrivons ici les recherches en cours qui permettront la génération massive de GR humains à partir de cellules souches hématopoïétiques. Nous faisons le point sur l’état de l’art de ce concept, évoquons les obstacles à surmonter pour passer du modèle de laboratoire à la clinique et analysons les indications possibles à moyen et long terme. Si elle aboutit, cette nouvelle approche pourrait être un progrès considérable en matière de transfusion sanguine.
One has been trying for several years to find a substitute for red blood cells (RBC). The development of chemical or natural molecules to replace hemoglobin has nevertheless proved difficult and artificial blood is still unattainable. We have described a methodology permitting the massive ex vivo production of mature human RBC having all the characteristics of native adult RBC from hematopoietic stem cells (HSC) of diverse origins: blood, bone marrow or cord blood. This protocol allows both massive expansion of the HSC/progenitors and their complete differentiation to the stage of perfectly functional mature RBC. The levels of amplification obtained (10
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La génération in vitro de globules rouges (GR) issus des biotechnologies fait sens dans un contexte de pénurie récurrente. Elle pourrait représenter une source complémentaire intéressante aux ...produits transfusionnels « classiques » en combinant la suffisance en approvisionnement, la production à façon de PSL de phénotype particulier et la diminution des risques infectieux. La question qui se pose est donc de savoir comment fabriquer in vitro des GR ? Nous retraçons ici les étapes ayant permis la production de GR fonctionnels, de la compréhension de l’érythropoïèse in vivo à la génération à partir de différentes sources de cellules souches. Pour ce qui concerne les CSH adultes, l’avancée majeure réside dans l’établissement récent de la preuve de concept de leur transfusion chez l’homme. Parce que les cellules souches pluripotentes induites (IPS) peuvent proliférer indéfiniment et être sélectionnées pour un phénotype d’intérêt, elles s’imposent comme la source privilégiée de cellules souches. La preuve de concept de génération de GR à partir d’IPS a été faite, mais doit être optimisée. Aussi nous évoquons les points cruciaux qui restent à résoudre pour aboutir à une application clinique transfusionnelle.
In vitro generation of red blood cells (RBC) makes sense in a context of recurrent shortage. It could be an interesting complementary source for “classic” transfusion products by combining the sufficiency of supply, homemade production of a particular phenotype of interest and reduced risk of infection. The question that arises is how to produce in vitro RBC? Here we retrace the steps that led to the production of functional RBC, from basic knowledge of in vivo erythropoiesis to in vitro generation of RBC from different sources of stem cells. Regarding the adults HSC, the major finding lies in the recent establishment of proof of concept of their transfusion in humans. Because the induced pluripotent stem cells (IPS) can proliferate indefinitely and be selected for a phenotype of interest, they are obviously the best source of stem cells. Proof of concept of generation of RBC from IPS has been made, but still has to be optimized. We also discuss the key points that need to be solved to achieve clinical transfusion application.
L’accroissement et le vieillissement de la population mondiale conduiront dans les prochaines décennies à une augmentation de l’incidence des pathologies nécessitant un support transfusionnel, et ...parallèlement diminueront la proportion de sujets en âge de donner. Ceci nous amène à repenser partiellement le modèle de l’approvisionnement en sang à moyen terme. Dans ce contexte où les difficultés d’approvisionnement en sang deviendront chroniques, l’intérêt de disposer des sources complémentaires de globules rouges (GR) pour la transfusion est évident. C’est une question de santé publique. L’approche de thérapie cellulaire qui consiste à générer des GR en culture in vitro après amplification des cellules souches (CS) fait donc sens. Des progrès essentiels ont permis d’établir la preuve de concept de cette approche. Toutes les étapes de recherche d’amont ont été franchies avec succès, y compris la démonstration de la faisabilité de l’injection à l’homme. Ceci nous conduit à penser que les globules rouges issus des CS in vitro seront les futurs acteurs de la transfusion sanguine. L’étape ultime à franchir et le passage de la paillasse à l’industrie. La compétition est aujourd’hui internationale. Une dizaine de consortium sont aujourd’hui en action pour répondre à ce challenge de santé publique. Dans les pays développés il s’agit d’offrir une solution aux situations d’impasse transfusionnelle (allo-immunisation ou sangs rares). Dans les pays en voie de développement, il s’agit de leur permettre d’accéder à l’autosuffisance quantitative et qualitative. Nous ferons le point sur les développements internationaux de cette approche.
Extranodal, nasal-type natural killer (NK)/T-cell lymphoma (NKCL) is an aggressive malignancy with poor prognosis in which, usually, signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) is ...constitutively activated and oncogenic. Here, we demonstrate that STAT3 activation mostly results from constitutive Janus kinase (JAK)3 phosphorylation on tyrosine 980, as observed in three of the four tested NKCL cell lines and in 20 of the 23 NKCL tumor samples under study. In one of the cell lines and in 4 of 19 (21%) NKCL primary tumor samples, constitutive JAK3 activation was related to an acquired mutation (A573V or V722I) in the JAK3 pseudokinase domain. We then show that constitutive activation of the JAK3/STAT3 pathway has a major role in NKCL cell growth and survival and in the invasive phenotype. Indeed, NKCL cell growth was slowed down in vitro by targeting JAK3 with chemical inhibitors or small-interfering RNAs. In a human NKCL xenograft mouse model, tumor growth was significantly delayed by the JAK3 inhibitor CP-690550. Altogether, the constitutive activation of JAK3, which can result from JAK3-activating mutations, is a frequent feature of NKCL that deserves to be tested as a therapeutic target.
Human induced pluripotent stem cells offer perspectives for cell therapy and research models for diseases. We applied this approach to the normal and pathological erythroid differentiation model by ...establishing induced pluripotent stem cells from normal and homozygous sickle cell disease donors.
We addressed the question as to whether these cells can reach complete erythroid terminal maturation notably with a complete switch from fetal to adult hemoglobin. Sickle cell disease induced pluripotent stem cells were differentiated in vitro into red blood cells and characterized for their terminal maturation in terms of hemoglobin content, oxygen transport capacity, deformability, sickling and adherence. Nucleated erythroblast populations generated from normal and pathological induced pluripotent stem cells were then injected into non-obese diabetic severe combined immunodeficiency mice to follow the in vivo hemoglobin maturation.
We observed that in vitro erythroid differentiation results in predominance of fetal hemoglobin which rescues the functionality of red blood cells in the pathological model of sickle cell disease. We observed, in vivo, the switch from fetal to adult hemoglobin after infusion of nucleated erythroid precursors derived from either normal or pathological induced pluripotent stem cells into mice.
These results demonstrate that human induced pluripotent stem cells: i) can achieve complete terminal erythroid maturation, in vitro in terms of nucleus expulsion and in vivo in terms of hemoglobin maturation; and ii) open the way to generation of functionally corrected red blood cells from sickle cell disease induced pluripotent stem cells, without any genetic modification or drug treatment.
En trente ans, le monde hématologique est passé du concept de greffe de moelle à celui de greffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) sanguines ou placentaires, du concept de l'allogreffe à ...celui de l'autogreffe, du greffon non manipulé à l'hypersélection, de la thérapie cellulaire hématopoïétique à l'immunothérapie. Les indications de ces greffes se sont précisées dans le domaine des maladies malignes et s'étendent maintenant aux pathologies auto-immunes. Une meilleure connaissance de la CSH permet un contrôle de sa prolifération et de sa différenciation, ouvrant le vaste champ de l'expansion ex vivo des différents compartiments hématopoïétiques. Depuis peu, de nouvelles cellules souches sont mises en évidence, montrant ainsi qu'une cellule différenciée garde ses potentialités totipotentes: une cellule nerveuse peut en effet se différencier en CSH qui peut donner ellemême naissance à l'hématopoïèse, à des cellules mésenchymateuses ou à des hépatocytes. De nouveaux outils se développent: cellules embryonnaires humaines, biomatériaux, matériaux fonctionnalisés, génie tissulaire, ouvrant la voie à l'ingénierie cellulaire des années 2000.
For the past thirty years, hematology has switched from the concept of bone marrow transplantation to the concept of hematopoietic stem cell (HSC) transplantation, from allograft to autograft, from non-manipulated graft to hyperselection, from hematopoietic cellular therapy to immunotherapy. Indications of these transplantations are now more clear for malignant diseases and are ongoing for auto-immune diseases. A better knowledge of the HSC allows the control of their proliferation and differentiation, opening the field of ex vivo expansion. Very recently, new stem cells have been identified, establishing that a differentiated cell retain its totipotency: a nervous system cell can differentiate into HSC, which will further give hematopoiesis, mesenchymental cells or hepatocytes. New tools are under development: human ES cells, biomaterials, functionalized materials, opening the field of cellular engeneering in the year 2000.
Nasal-type natural killer (NK) cell lymphoma is an infrequent aggressive malignant disease with very poor prognosis. We aimed to explore the possible role of the transcription factor STAT3 in the ...pathophysiology of this malignancy, as it was involved in oncogenesis and chemoresistance. For this, we established and characterized a continuous interleukin 2-dependent NK cell line (MEC04) from a patient with a fatal nasal-type NK-cell lymphoma. Cells harbored poor cytotoxic activity against K562 cells, and spontaneously secreted interferon-gamma, interleukin-10 and vascular-endothelium growth factor in vitro. STAT3 was phosphorylated in Y705 dimerization residue in MEC04 cells and restricted to the nucleus. Y705 STAT3 phosphorylation involved JAK2, as exposure of cells to AG490 inhibitor inhibited Y705 STAT3 phosphorylation. By using recombinant transducible TAT-STAT3-beta (beta isoform), TAT-STAT3Y705F (a STAT3 protein mutated on Y705 residue, which prevents STAT3 dimerization) and peptides inhibiting specifically STAT3 dimerization, we inhibited STAT3 phosphorylation and cell growth, with cell death induction. Finally, STAT3 was phosphorylated in Y705 residue in the nuclei of lymphoma cells in eight/nine patients with nasal-type NK/T-cell lymphoma and in YT, another NK cell line. Our results suggest that STAT3 protein has a major role in the oncogenic process of nasal-type NK-cell lymphomas, and may represent a promising therapeutical target.
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