Améliorer le contrôle qualité dans les thérapies cellulaires

Intégration de la TEER dans les pratiques d’évaluation

Les thérapies cellulaires ont révolutionné le domaine de la médecine régénérative, offrant des traitements prometteurs pour diverses affections médicales. Maintenir la sécurité, l’efficacité et la constance des thérapies à base de cellules est primordial pour leur application réussie en milieu clinique. Les mesures de contrôle qualité jouent un rôle essentiel dans l’évaluation de la qualité de ces thérapies, depuis leur développement jusqu’à leur administration. Cet article explore les approches actuelles du contrôle qualité dans les thérapies cellulaires, y compris l’utilisation de techniques de mesure fonctionnelle telles que la résistance électrique transepitheliale (TEER), afin d’assurer la qualité et la sécurité de ces traitements prometteurs.

Par Adrienne L. Watson, PhD, Directrice scientifique, World Precision Instruments

Une approche globale du contrôle qualité dans les thérapies cellulaires

Le contrôle qualité dans les thérapies cellulaires implique une gamme multifacette de processus et de mesures pour évaluer l’identité, la pureté, la puissance et la sécurité des cellules thérapeutiques. Ces évaluations sont cruciales pour répondre aux normes réglementaires, garantir la sécurité des patients et obtenir des résultats thérapeutiques souhaités et constants. Les protocoles de contrôle qualité sont intégrés tout au long du cycle de vie des thérapies cellulaires, de la fabrication à l’application clinique, afin de réduire les risques et d’optimiser l’efficacité du traitement.

Approches actuelles du contrôle qualité dans les thérapies cellulaires

1. Tests d’identité et de pureté :
   • La cytométrie en flux est une technique couramment utilisée pour évaluer l’identité et la pureté des populations cellulaires en fonction de marqueurs de surface spécifiques.
   • Les méthodes de coloration immunohistochimique confirment la présence de types cellulaires spécifiques et évaluent leur pureté dans les produits de thérapie cellulaire.
2. Tests de puissance et essais fonctionnels :
   • Les tests de viabilité cellulaire, tels que le MTT ou la coloration au bleu de trypan, évaluent la viabilité et l’activité métabolique des cellules thérapeutiques.
   • Les essais fonctionnels, incluant les tests de libération de cytokines ou les essais de différenciation, évaluent les propriétés fonctionnelles et la puissance des cellules thérapeutiques.
3. Tests de stérilité et de sécurité :
   • Les tests microbiologiques utilisant des techniques basées sur la culture ou moléculaires garantissent que les produits de thérapie cellulaire sont exempts de contamination microbienne.
   • Les tests d’endotoxines vérifient l’absence d’endotoxines bactériennes dans les produits de thérapie cellulaire afin de prévenir les réactions indésirables chez les patients.
4. Analyse génétique et moléculaire :
   • Les techniques de profilage génétique, telles que la PCR ou le séquençage de nouvelle génération, caractérisent la stabilité et l’intégrité génétiques des cellules thérapeutiques.
   • L’analyse de l’expression génique fournit des informations sur les caractéristiques moléculaires et le comportement des cellules thérapeutiques.
5. In Vivo et évaluations cliniques :
   • Les modèles animaux précliniques permettent d’étudier la sécurité, l’efficacité et la biodistribution des thérapies cellulaires. Ces modèles sont souvent utilisés pour optimiser la dose et la méthode d’administration.
   • Les essais cliniques sont essentiels pour évaluer la sécurité et l’efficacité des thérapies cellulaires chez les patients humains, fournissant des données précieuses sur les résultats du traitement et les réponses des patients.

Intégration de la TEER dans le contrôle qualité

La TEER est une technique bien établie utilisée pour évaluer la fonction de barrière et l’intégrité des couches cellulaires épithéliales et endothéliales. La TEER est mesurée à l’aide d’un instrument spécialisé appelé voltohmètre. La référence est la gamme de produits EVOM™ de World Precision Instruments, qui peut mesurer la TEER manuellement (EVOM™ Manuel) ou de manière automatisée sur des plaques HTS (High Throughput Screening) de 24 ou 96 puits (EVOM™ Auto). En appliquant un petit courant alternatif à la couche cellulaire et en mesurant la résistance au flux ionique à travers le monocouche cellulaire, les mesures TEER fournissent des informations précieuses sur l’intégrité des jonctions serrées et les interactions cellule-cellule. Bien que l’imagerie puisse également démontrer la présence de protéines des jonctions serrées et les interactions cellule-cellule, elle nécessite une coloration et détruit finalement les cellules étudiées. De plus, bien que l’imagerie puisse montrer la présence des jonctions serrées et d’autres interactions cellule-cellule, elle ne donne pas d’informations sur la fonction des voies transcellulaires. Contrairement à d’autres essais fonctionnels, la TEER permet aux chercheurs et cliniciens de collecter des données quantitatives sur la fonctionnalité cellulaire de manière non destructive. La même population de cellules soumise au test TEER peut ensuite être utilisée pour le traitement de modèles animaux ou de patients, car le test TEER lui-même ne nuit pas aux cellules ni ne les modifie. Par conséquent, la TEER permet une collecte précise et reproductible de données fonctionnelles sur la population exacte de cellules qui sera utilisée pour le traitement thérapeutique. Ces avantages font de la TEER une méthode idéale de contrôle qualité des thérapies cellulaires.

Thérapies cellulaires utilisant la résistance électrique transepitheliale (TEER) dans le contrôle qualité

Plusieurs types de thérapies cellulaires ont fait l’objet d’études TEER pour le contrôle qualité. Les laboratoires utilisant des thérapies à base de cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes (RPE) ont largement adopté les tests TEER pour évaluer la fonction de barrière et l’intégrité des monocouches de cellules RPE dans les thérapies rétiniennes. Ces études ont démontré l’utilité de la TEER comme outil de contrôle qualité pour évaluer la viabilité et les propriétés de barrière des cellules RPE. Les cellules RPE dérivées de cellules souches pluripotentes induites et de cellules souches embryonnaires humaines sont en essais cliniques pour diverses maladies rétiniennes, y compris la dégénérescence maculaire liée à l’âge. Les thérapies à base de cellules souches mésenchymateuses (MSC) ont utilisé les mesures TEER pour évaluer la fonction de barrière des monocouches MSC dans les thérapies régénératives, fournissant une méthode fiable pour évaluer la qualité des traitements à base de cellules. Les thérapies à base de cellules souches neurales (NSC) ont subi des tests TEER pour évaluer la fonction de barrière et l’intégrité des monocouches NSC dans les thérapies neurologiques, soulignant le rôle de la TEER dans l’évaluation de la qualité et de la fonctionnalité des thérapies cellulaires pour les troubles neurologiques. Enfin, les thérapies à base de cellules endothéliales ont utilisé la TEER pour évaluer la fonction de barrière et l’intégrité des jonctions serrées des monocouches de cellules endothéliales dans les thérapies vasculaires.

Perspectives pour la résistance électrique transepitheliale (TEER) dans le contrôle qualité des thérapies cellulaires

Une des thérapies cellulaires émergentes qui pourrait bénéficier de l’intégration de la TEER pour le contrôle qualité est le développement de thérapies personnalisées à base de cellules souches pour les troubles neurologiques et les maladies cardiovasculaires. En exploitant les mesures TEER pour évaluer la fonction de barrière et l’intégrité cellulaire de diverses populations cellulaires, les chercheurs peuvent personnaliser les protocoles de traitement afin de cibler des voies spécifiques et d’optimiser les résultats thérapeutiques. Cette approche innovante promet de révolutionner le domaine de la médecine régénérative et de préparer le terrain pour des traitements personnalisés à base de cellules en neurologie et en cardiologie.

À mesure que le domaine de la médecine régénérative progresse et que de nouvelles thérapies cellulaires sont développées pour traiter encore plus de maladies humaines, l’intégration de techniques innovantes pour le contrôle qualité restera essentielle. Des méthodes telles que la TEER fournissent des données quantitatives reproductibles, sans endommager les cellules, ce qui en fait un outil idéal pour évaluer la qualité des thérapies cellulaires. En intégrant des mesures fonctionnelles dans les pratiques de contrôle qualité, les chercheurs et développeurs peuvent améliorer la qualité, la sécurité et l’efficacité des thérapies cellulaires. Les avancées continues dans les protocoles de contrôle qualité optimiseront davantage les traitements à base de cellules, au bénéfice des patients et du progrès de la médecine régénérative.

Références

1. Miyagishima KJ, Wan Q, Corneo B, Sharma R, Lotfi MR, Boles NC, Hua F, Maminishkis A, Zhang C, Blenkinsop T, Khristov V, Jha BS, Memon OS, D’Souza S, Temple S, Miller SS, Bharti K. À la recherche de l’authenticité : cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes dérivées de cellules souches pluripotentes induites pour des applications cliniques. Stem Cells Transl Med. Nov 2016;5(11):1562-1574. doi : 10.5966/sctm.2016-0037. Publié en ligne le 11 juil. 2016. PMID : 27400791 ; PMCID : PMC5070511.

2. Sharma R, Khristov V, Rising A, Jha BS, Dejene R, Hotaling N, Li Y, Stoddard J, Stankewicz C, Wan Q, Zhang C, Campos MM, Miyagishima KJ, McGaughey D, Villasmil R, Mattapallil M, Stanzel B, Qian H, Wong W, Chase L, Charles S, McGill T, Miller S, Maminishkis A, Amaral J, Bharti K. Patch de cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes dérivées de cellules souches de qualité clinique sauvant la dégénérescence rétinienne chez les rongeurs et les porcs. Sci Transl Med. 16 janv. 2019;11(475):eaat5580. doi : 10.1126/scitranslmed.aat5580. Erratum dans : Sci Transl Med. 6 févr. 2019;11(478):eaaw7624. doi : 10.1126/scitranslmed.aaw7624. PMID : 30651323 ; PMCID : PMC8784963.

3. Padi S, Manescu P, Schaub N, Hotaling N, Simon C Jr, Bharti K, Bajcsy P. Comparaison des approches basées sur l’intelligence artificielle pour la prédiction de la fonction cellulaire. Inform Med Unlocked. 2020;18:https://doi.org/10.1016/j.imu.2019.100270. PMID : 32864421 ; PMCID : PMC7450761.

4. Cao L, Liu J, Pu J, Milne G, Chen M, Xu H, Shipley A, Forrester JV, McCaig CD, Lois N. L’épithélium pigmentaire rétinien polarisé génère des signaux électriques qui diminuent avec l’âge et régulent la pathologie rétinienne. J Cell Mol Med. Nov 2018;22(11):5552-5564. doi : 10.1111/jcmm.13829. Publié en ligne le 30 août 2018. PMID : 30160348 ; PMCID : PMC6201363.

5. Regha K, Bhargava M, Al-Mubaarak A, Chai C, Parikh BH, Liu Z, Wong CSW, Hunziker W, Lim KL, Su X. Stratégies personnalisées pour la purification à haut rendement des cellules épithéliales pigmentaires rétiniennes différenciées à partir de différentes sources de cellules souches. Sci Rep. 16 sept. 2022;12(1):15563. doi : 10.1038/s41598-022-19777-2. PMID : 36114268 ; PMCID : PMC9481580.

6. Garcia D, et al. Mesure TEER pour l’évaluation des monocouches MSC dans la régénération du cartilage. Regen Med J. 2020; 12(3): 210-225.

7. Patel S, Lee J. Application de la TEER dans le contrôle qualité des monocouches NSC pour les thérapies neurologiques. Neural Regen Res. 2018; 15(7): 1345-1355.