Transplantation sous-rétinienne de tissu rétinien dérivé de cellules souches embryonnaires humaines dans un modèle félin de grand animal

Des millions de personnes dans le monde sont touchées par la dégénérescence rétinienne (DR) avec une déficience visuelle ou une cécité associée à la perte des photorécepteurs (PR) de détection de la lumière. La dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA) est une cause majeure de cécité résultant d’une combinaison de facteurs de risque génétiques et de facteurs environnementaux / liés au mode de vie. En outre, plus de 200 gènes et loci ont été trouvés pour causer la RD héréditaire (IRD)¹. La rétinite pigmentaire (RP), l’IRD la plus courante, est génétiquement hétérogène avec plus de 3 000 mutations génétiques dans environ 70 gènes signalés ^2,3,4. L’amaurose congénitale de Leber (ACL), qui provoque la cécité dans l’enfance, est également génétiquement hétérogène ^5,6. La thérapie d’augmentation génique a été développée et fait l’objet d’essais cliniques pour le traitement d’un petit nombre d’IRDs ^3,7. Cependant, une thérapie distincte doit être développée pour le traitement de chaque forme génétique distincte d’IRD et ne traiter ainsi qu’un petit sous-ensemble de patients. De plus, l’augmentation génique repose sur la présence d’une population de photorécepteurs récupérables et n’est donc pas applicable à la dégénérescence avancée.

Il existe donc un besoin clinique urgent et non encore satisfait pour le développement de thérapies abordant et traitant les DR avancés et la cécité profonde à terminale. Au cours des 2 dernières décennies, des implants neuroprothétiques ont été développés et testés sur de grands modèles animaux, tels que le chat, avant l’utilisation humaine 8,9,10,11,12,13,14. De même, au cours des 20 dernières années, des thérapies de remplacement de la rétine utilisant des feuilles de rétine embryonnaire ou même de mammifères matures greffées sous rétine ont été développées 15,16,17,18,19,20,21,22 et même testées avec succès chez des patients RD ^23,24,25. Les deux approches utilisent l’idée d’introduire de nouveaux capteurs (photodiodes photovoltaïques en silicium dans le cas des dispositifs neuroprothétiques^26,27, et photorécepteurs sains sans mutation organisés en feuilles^, dans le cas de l’implantation de feuilles rétiniennes) dans la rétine avec des PR dégénérés. Des études récentes ont étudié l’utilisation d’approches basées sur les cellules souches telles que la transplantation de progéniteurs rétiniens dérivés de cellules souches pluripotentes humaines (hPSC)^28,29, de photorécepteurs hPSC 30 et d’organoïdes hPSC-rétiniens^31,32,33. Les organoïdes rétiniens permettent la formation de tissu rétinien dans une boîte et la dérivation de feuilles photoréceptrices avec des milliers de RP sans mutation, qui ressemblent à la couche photoréceptrice dans la rétine fœtale humaine en développement 34,35,36,37,38,39,40. La transplantation de tissu rétinien dérivé de hPSC (organoïdes) dans l’espace sous-rétinien de patients atteints de maladies de RD est l’une des nouvelles approches prometteuses de thérapie cellulaire expérimentale, poursuivie par un certain nombre d’équipes 31,32,41,42. Par rapport à la transplantation de la suspension cellulaire (de jeunes photorécepteurs ou de progéniteurs rétiniens), il a été démontré que les feuilles transplantées de photorécepteurs fœtaux entraînaient des améliorations de la vision dans les essais cliniques^23,24.

Le protocole présenté ici décrit, en détail, une procédure de transplantation pour l’administration sous-rétinienne des organoïdes rétiniens entiers (plutôt que des bords organoïdes^33,41) comme un moyen potentiellement meilleur d’introduire des feuilles rétiniennes intactes avec des PN^, d’augmenter la survie du greffon et d’améliorer la préservation de la feuille. Bien que des procédures pour introduire un morceau plat de rétine humaine et des patchs RPE aient été développées^43,44,45, la transplantation de greffons 3D plus importants n’a pas été étudiée. Les organoïdes rétiniens dérivés de cellules souches constituent une source inépuisable de feuilles de photorécepteurs pour le développement de technologies de restauration de la vision, sont exempts de restrictions éthiques et sont considérés comme une excellente source de tissu rétinien humain pour les thérapies axées sur le traitement de la RD avancée et de la cécité terminale⁴⁶. Le développement de méthodes chirurgicales pour l’implantation sous-rétinienne précise d’organoïdes rétiniens avec une lésion minimale de la niche rétinienne de l’hôte (rétine neurale, épithélium pigmentaire rétinien et système vasculaire rétinien et choroïdien) est l’une des étapes critiques pour faire progresser cette thérapie vers des applications cliniques^31,32. Les grands modèles animaux tels que les chats, les chiens, les porcs et les singes se sont révélés être de bons modèles pour étudier les méthodes d’administration chirurgicale ainsi que pour démontrer l’innocuité des feuilles de tissu implantées (cellules de l’épithélium pigmentaire rétinien (EPR)) et étudier l’utilisation d’organoïdes 41,44,45,47,48,49,50 . Le grand œil animal a une taille de globe similaire à celle de l’homme ainsi qu’une anatomie similaire, y compris la présence d’une région de forte densité de photorécepteurs, y compris des cônes (la zone centrale), ressemblant à la macula humaine 6,51,52.

Dans ce manuscrit, une technique d’implantation de tissu rétinien dérivé de hPSC (organoïdes) dans l’espace sous-rétinien de grands modèles animaux félins (chats de type sauvage et Crx^Rdy/+) est décrite, ce qui, avec des résultats d’efficacité prometteurs^32,53, jette les bases du développement ultérieur d’une telle thérapie expérimentale vers des applications cliniques pour traiter les conditions de RD.