Évaluer iMatrix-511 comme alternative à Matrigel pour la culture d'iPSC

Les cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) sont des cellules spéciales qui peuvent se transformer en plusieurs types de cellules dans le corps. Les scientifiques s'intéressent beaucoup à ces cellules car elles pourraient aider à traiter des maladies et à étudier comment elles fonctionnent. Cependant, maintenir les iPSCs en vie et en bonne santé dans le labo, c'est pas simple. L'environnement dans lequel elles poussent, connu sous le nom de Matrice Extracellulaire (ECM), joue un grand rôle dans leur santé.

Actuellement, un matériau populaire utilisé pour faire pousser les iPSCs s'appelle Matrigel (MG). Bien que MG soit largement utilisé, il a quelques inconvénients. Il provient de cellules de souris, ce qui rend sa qualité inconstante et peut changer d'un lot à l'autre. Ça peut causer des soucis quand les scientifiques veulent des résultats fiables pour leurs expériences. Pour résoudre ce problème, un nouveau matériau connu sous le nom d’iMatrix-511 (iM) a été développé. iM est une substance pure et définie qui offre un meilleur environnement pour les iPSCs sans composants animaux.

Dans cet article, on va discuter de comment iM peut être utilisé comme alternative à MG pour faire pousser et différencier les iPSCs en cellules pertinentes pour étudier la Barrière hémato-encéphalique (BHE). La BHE est une barrière protectrice dans le cerveau qui contrôle ce qui peut entrer et sortir. Comprendre comment créer des modèles de la BHE dans le labo est important pour développer de nouveaux traitements pour les maladies cérébrales.

#Importance des iPSCs

Les iPSCs sont remarquables car elles peuvent se développer en n'importe quel type de cellule, ce qui les rend précieuses pour la recherche. Elles peuvent être utilisées pour créer des modèles de maladies, étudier comment ces maladies progressent et tester des traitements potentiels. Pour utiliser les iPSCs efficacement, elles doivent être maintenues dans le labo dans de bonnes conditions.

L’ECM est crucial dans ce processus. Il fournit le soutien nécessaire et les signaux pour que les cellules grandissent et maintiennent leurs propriétés. La bonne ECM peut aider les iPSCs à rester indifférenciées, ce qui signifie qu'elles gardent leur nature de cellules souches et peuvent se développer en n'importe quel type de cellule si besoin.

#Défis actuels avec Matrigel

Matrigel a été le matériau de choix pour la culture des iPSCs pendant des années. Bien qu'il ait prouvé son utilité dans de nombreuses applications, il provient de tumeurs de souris, ce qui introduit de la variabilité et des risques potentiels. Les composants dans Matrigel peuvent varier beaucoup, entraînant des incohérences dans les expériences. Les scientifiques ont été prudents dans l'interprétation des résultats obtenus avec des cellules cultivées sur Matrigel pendant de nombreuses années.

Les chercheurs savent que l'ingrédient principal de Matrigel, la laminine, est important pour garder les cellules souches en bonne santé. Plusieurs formes de laminine ont été testées pour trouver une alternative adéquate à Matrigel. Un de ces matériaux, iM, est basé sur un fragment purifié de laminine-511, qui a montré des promesses pour favoriser la croissance des cellules souches humaines.

#Introduction à iMatrix-511

iMatrix-511 (iM) est un nouveau matériau qui offre plusieurs avantages par rapport à Matrigel. C'est un produit pur, recombinant, fabriqué spécifiquement pour la culture cellulaire. Les scientifiques ont découvert qu’iM maintient son efficacité en tant que milieu de croissance et permet une meilleure cohérence dans les expériences. Il est stable à température ambiante, facile à manipuler et économique. Plus important encore, il peut être mélangé avec les cellules juste avant qu'elles ne soient placées en culture, ce qui élimine le besoin de pré-enrober les plaques, un processus qui peut prendre du temps.

Cette étude examine si iM peut être utilisé à la place de Matrigel dans des protocoles établis pour maintenir et différencier les iPSCs en types de cellules spécifiques pertinents pour l'étude de la BHE.

#Méthodes utilisées pour la culture des iPSCs

Dans les expériences, les iPSCs ont été maintenues dans un milieu nutritif spécifique et ont reçu une attention soignée pour s'assurer qu'elles poussent correctement. Les cellules ont été surveillées pour leur croissance et leur viabilité, c'est-à-dire leur santé. Des techniques comme l'imagerie et le comptage des cellules ont été utilisées pour évaluer comment les cellules ont poussé dans des conditions iM et Matrigel.

Les chercheurs ont comparé le nombre de colonies formées et la taille de ces colonies lorsque les iPSCs ont été cultivées dans iM par rapport à Matrigel. Ils ont constaté qu’iM permettait de former des colonies plus petites et de taille plus cohérente, tandis que Matrigel produisait des colonies plus grandes et plus variées.

#Évaluation de la croissance et de la santé des cellules

Les iPSCs cultivées dans les deux matériaux ont été surveillées pendant plusieurs jours. La croissance des cellules a été suivie par des comptages quotidiens, et des tests ont été réalisés pour évaluer la santé des cellules. Les scientifiques ont utilisé un test changeant de couleur pour évaluer combien de cellules saines étaient présentes. Cette méthode aide à comprendre à quel point chaque matériau est efficace pour soutenir la croissance cellulaire.

Les résultats ont montré que les cellules dans iM maintenaient des modèles de croissance et des niveaux de santé similaires à ceux dans Matrigel. Cependant, il a été noté que les cellules dans Matrigel avaient tendance à montrer des lectures d'absorbance légèrement plus élevées dans les tests de viabilité, suggérant quelques différences d'activité métabolique des cellules dans les deux conditions.

#Stabilité de la pluripotence et santé génétique

Un aspect important du travail avec les iPSCs est de s'assurer qu'elles maintiennent leur nature "pluripotente", ce qui signifie qu'elles peuvent encore se transformer en n'importe quel type de cellule. Les chercheurs ont examiné des marqueurs spécifiques qui indiquent si les cellules sont restées pluripotentes et s'il y a eu des dommages à l'ADN pendant la culture.

L'étude a montré que les iPSCs cultivées dans iM et Matrigel maintenaient leur pluripotence sur plusieurs passages. Il n'y avait pas de différence significative dans les dommages à l'ADN, ce qui indique que les deux matériaux soutiennent la stabilité génétique des iPSCs.

#Différenciation en cellules neurovasculaires

Après avoir établi qu'iM pouvait soutenir la croissance des iPSCs, la prochaine étape était de voir si elles pouvaient être transformées en types cellulaires spécifiques, comme les cellules endothéliales cérébrales et les péricytes, qui sont essentiels pour former une barrière hémato-encéphalique fonctionnelle.

Les chercheurs ont suivi des protocoles établis pour la différenciation, utilisant soit iM soit Matrigel pour voir s'ils donneraient des résultats similaires. Le processus de différenciation a été réussi pour les deux matériaux, avec des cellules montrant les bons marqueurs indiquant qu'elles se sont transformées en types cellulaires souhaités.

#Co-culture pour la modélisation de la barrière hémato-encéphalique

Pour étudier davantage la barrière hémato-encéphalique, les scientifiques ont créé des co-cultures des cellules différenciées. Cela signifie qu'ils ont combiné des cellules endothéliales cérébrales et des péricytes provenant de iM et Matrigel pour voir comment elles fonctionnaient ensemble. La co-culture est essentielle pour imiter des conditions réelles car ces cellules interagissent de près dans le cerveau.

Les chercheurs ont mesuré l'intégrité de ces co-cultures en examinant la solidité de la barrière qu'elles ont formée. Des mesures ont été prises sur plusieurs jours, en regardant à quel point la barrière fonctionnait, ce qui est illustré par les niveaux de résistance (TEER) et de perméabilité à d'autres substances.

Les résultats ont indiqué que les co-cultures dérivées d'iM et de Matrigel pouvaient former une barrière stable, atteignant des niveaux de résistance significatifs. Cela suggère qu'iM est un substitut efficace pour Matrigel dans la création de modèles réalistes de la barrière hémato-encéphalique.

#Conclusion

Dans l'ensemble, cette étude démontre qu'iM peut efficacement soutenir la croissance et la différenciation des iPSCs en types cellulaires spécifiques pertinents pour la recherche neurovasculaire. En offrant un environnement cohérent et défini exempt de composants d'origine animale, iM propose une alternative prometteuse à Matrigel, réduisant la variabilité dans les expériences.

La capacité de créer des modèles fiables de la barrière hémato-encéphalique est vitale pour faire avancer la recherche et développer des traitements pour les maladies neurologiques. Les résultats contribuent à améliorer les protocoles pour travailler avec les iPSCs, renforçant la robustesse et la reproductibilité dans les études scientifiques.

Au fur et à mesure que la recherche continue, les implications de l'utilisation d'iM pourraient encore influencer la manière dont les scientifiques explorent le corps humain et développent de nouvelles thérapies. Des méthodes de culture cellulaire améliorées contribuent à l'objectif plus large d'avancer la médecine personnalisée et de comprendre des systèmes biologiques complexes.