Dans une avancée qui promet de faciliter la recherche sur les cellules souches et la médecine régénérative, une équipe dirigée par RIKEN a démontré une méthode non invasive pour suivre les changements chimiques qui accompagnent la reprogrammation des cellules somatiques en cellules souches.

Les cellules souches pluripotentes sont uniques en ce qu'elles ont la capacité de donner naissance à tous les types cellulaires présents dans un organisme adulte, ce qui les rend prometteurs pour de nouvelles thérapies basées sur la médecine régénérative. Il en existe deux variétés :les cellules souches embryonnaires, qui sont naturellement présents dans l'embryon en développement, et les cellules souches pluripotentes induites (iPSCs), qui sont produits en reprogrammant artificiellement des cellules normales dans le corps adulte à l'aide d'interventions biochimiques.

Pour mieux comprendre la dynamique cellulaire lors de la reprogrammation pour produire des iPSC, il est vital de surveiller les changements chimiques complexes qui se produisent à l'intérieur des cellules. Les techniques classiques d'estimation de la qualité cellulaire et de la progression de la reprogrammation reposent sur des méthodes destructives, qui sont coûteuses et chronophages.

Maintenant, une équipe dirigée par Tomonobu Watanabe du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) a utilisé une technique analytique connue sous le nom de spectroscopie Raman pour surveiller les changements chimiques dans les cellules. Comme il utilise un faisceau laser et ne nécessite pas d'étiquetage des échantillons, La spectroscopie Raman offre une méthode moins invasive, alternative plus rapide et moins coûteuse aux méthodes existantes.

La spectroscopie Raman mesure les vibrations des molécules en surveillant leur interaction avec la lumière laser. Différents groupes chimiques vibrent à différentes fréquences, permettant aux scientifiques de détecter quels composés sont présents. "La spectroscopie Raman détecte les empreintes moléculaires des cellules, " dit Arno Germond, également de BDR. "Cela nous permet d'identifier et de caractériser les changements progressifs du métabolisme cellulaire lors de la reprogrammation des cellules souches de souris et d'humains."

L'équipe a exploré les possibilités de la spectroscopie Raman en l'utilisant pour examiner les cellules souches embryonnaires de souris, les cellules neuronales en lesquelles ils se sont différenciés, et les iPSCs que les cellules neuronales ont été reprogrammées pour former. "Nous avons constaté que la reprogrammation produit une différence beaucoup plus importante dans les signaux Raman que nous ne l'avions prévu, " dit Watanabe. Germond et ses collègues ont découvert des preuves que la spectroscopie Raman fournit des biomarqueurs spectraux qui indiquent la progression de la reprogrammation. L'équipe a également trouvé de fortes différences entre les signatures lipidiques des cellules souches embryonnaires et des cellules reprogrammées.

"En plus des constatations ci-dessus, nous avons utilisé des algorithmes de réseau de neurones intelligents adaptés pour lire les données de spectroscopie Raman, ce qui est une innovation dans le domaine, " ajoute Germond.

L'équipe espère maintenant démontrer que la technique peut être appliquée à un large éventail de cellules de différentes espèces. Ils ont également l'intention d'étudier la base biologique des différents signaux Raman.