Combination of nano and microcarriers for stem cell therapy of Huntington's disease: new regenerative medicine strategy
The December 11, 2015
Directeur de Thèse : Dr Claudia Montero-Menei
Résumé:
La combinaison de biomatériaux et cellules souches, a pour but de protéger des cellules endommagées et de ralentir la progression des maladies neurodégénératives, comme la maladie de Huntington (MH). Les cellules souches mésenchymateuses et particulièrement une sous-population, les cellules MIAMI, ont déjà démontré leur efficacité dans la maladie de Parkinson. Il est cependant essentiel d’améliorer leur différenciation neuronale, leur survie et évaluer leur sécrétome. L’objectif principal de ce travail fut de proposer une stratégie innovante de médecine régénératrice pour la MH associant cellules souches, nano et micro médecines. Pour l’évaluer, un nouveau modèle animale ex vivo de la MH a été mis en place. Nous avons ensuite développé et optimisé deux nano-vecteurs, des nanocapsules lipidiques et des nanoparticules solides de SPAN, et les avons associé à un inhibiteur de REST qui est un facteur de transcription qui empêche la différenciation neuronale. La transfection de ce siREST a montré une amélioration du phénotype neuronal. Ces cellules ainsi modifiées furent ensuite induites vers un phénotype GABAergic grâce à des facteurs de croissance. Puis elles ont été associées à un support 3D, les microcarriers pharmacologiquement actif (MPA) permettant une meilleure intégration des cellules après greffe. Les MPA sont des microsphères ayant une surface biomimétique de laminine et libérant de façon contrôlée un facteur trophique le « brain derived neurotrophic factor » (inducteur d’un phénotype neuronal et neuro-protecteur). Des résultats prometteurs ont été obtenus, encourageant à continuer l’évaluation de cette stratégie in vivo dans des modèles génétiques de la MH.
Mots clés: Ingénierie tissulaire, cellules cellules souches mesenchymateuse, Maladie de Huntington, siREST, nanoparticules, microcarriers pharmacologiquement actif.
Abstract
The combination of biomaterials and stem cells aims to protect damaged cells and slow the progression of neurodegenerative diseases such as Huntington's disease (HD). Mesenchymal stem cells, particularly a sub-population known as MIAMI cells, have already demonstrated their effectiveness in Parkinson's disease. However, it is essential to improve their neuronal differentiation, survival, and to assess their secretome. The main objective of this work was to propose an innovative regenerative medicine strategy for HD by combining stem cells, micro and nano medicines. To perform this assessment, a new ex vivo animal model of HD has been set up. We then developed and optimized two nano-vectors, lipid nanocapsules and solid SPAN nanoparticles, carrying an inhibitor of REST a transcription factor, which prevents neuronal differentiation. The transfection of this siREST showed an improvement in the neuronal phenotype. These modified cells were then induced into a GABAergic phenotype through growth factors. They were then associated with a 3D support, the pharmacologically active microcarriers (PAM) allowing a high rate of engraftment. The PAM are microspheres which have a biomimetic surface of laminin and release a trophic factor BDNF, brain derived neurotrophic factor (inducer of a neural phenotype and neuroprotective) in a controlled manner. Promising results were obtained, further encouraging continuing the evaluation of this strategy in vivo in genetic models of HD.
Keywords: Tissue engineering; mesenchymal stem cells, Huntington's disease, siREST, nanoparticles,pharmacologically active microcarriers.
