Selon les chercheurs, la reprogrammation du Taiji constitue une approche nouvelle et améliorée pour prédire les combinaisons de reprogrammation cellulaire. Le processus de vieillissement est complexe et peut entraîner des maladies chroniques telles que le diabète, les troubles cardiovasculaires, la dégénérescence musculaire, l’athérosclérose et la neurodégénérescence. Il s’agit actuellement d’une préoccupation majeure dans le domaine médical en raison de ses implications sur la santé et la qualité de vie des personnes âgées.
La reprogrammation cellulaire contribue à la suppression des gènes inappropriés pour la lignée cellulaire
Diverses stratégies ont été développées jusqu’à présent pour favoriser le vieillissement en bonne santé et prolonger la durée de vie. L’une de ces stratégies récentes, qui peut atténuer les effets négatifs du vieillissement et augmenter la capacité de régénération des cellules, est la reprogrammation cellulaire. Elle permet de transformer une cellule somatique en une cellule souche pluripotente induite (iPSC). La reprogrammation permet non seulement de rétablir la fonction des tissus et des organes, mais également de déterminer le destin cellulaire. Par conséquent, elle contribue à maintenir l’identité cellulaire grâce à l’expression de gènes spécifiques à chaque type cellulaire et à la suppression des gènes inappropriés pour la lignée cellulaire.
La reprogrammation cellulaire implique l’utilisation de quatre facteurs de transcription (TF), Oct4, Sox2, Klf4 et c-Myc, pour induire un état pluripotent. Cependant, un défi majeur dans cette conversion est la mise au point de cocktails de reprogrammation efficaces. Pour ce faire, il est essentiel d’identifier les régulateurs clés propres aux types de cellules sources et cibles qui peuvent agir comme facteurs de reprogrammation.
L’état épigénétique joue un rôle important dans la détermination du type et de l’état des cellules
De plus, il faut déterminer comment combiner ces régulateurs avec un ensemble donné de TF. En outre, étant donné que l’état épigénétique joue un rôle important dans la détermination du type et de l’état des cellules, il est crucial de connaître les épigénomes propres aux cellules sources et cibles afin de développer des cocktails de reprogrammation efficaces.
Plusieurs stratégies ont été mises en place pour répondre à ces défis. L’une de ces approches consiste à utiliser un niveau d’expression élevé pour sélectionner des facteurs de transcription (TF) clés dans un type de cellule donné. Des méthodes ont été développées pour cibler les gènes codant pour des TF dont le niveau d’expression indique leur activité régulatrice.
Des études ont montré que Taiji est un outil solide pour la construction de réseaux génétiques
De plus, des méthodes telles que PANDA, Mogrify et CellNet ont été élaborées pour prédire les TF importants en reconstruisant leur réseau génétique à partir de données d’interaction protéine-protéine ou de leur expression, ainsi que pour déterminer comment leur combinaison peut réguler les gènes exprimés différemment dans les types de cellules source et cible lors de la conversion cellulaire.
La reprogrammation cellulaire permet de transformer une cellule somatique en une cellule souche pluripotente induite (iPSC)
Toutefois, ces approches ne permettent pas de déterminer l’impact régulateur d’un TF qui se propage à travers un réseau génétique et son influence sur le phénotype résultant.
Il existe une méthode de biologie des systèmes appelée Taiji, qui consiste à intégrer des données épigénomiques et transcriptomiques pour construire un réseau génétique spécifique à un type cellulaire donné. Pour évaluer l’importance de chaque facteur de transcription (TF), un algorithme PageRank personnalisé est utilisé. Des études ont montré que Taiji est un outil solide pour la construction de réseaux génétiques. En effet, plusieurs recherches antérieures ont démontré son efficacité dans l’identification des principaux régulateurs des TF.
Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie a mené une nouvelle étude en utilisant la puissance de Taiji pour le développement de cocktails de reprogrammation. L’étude a utilisé les données épigénomiques de la feuille de route épigénomique des NIH et d’ENCODE pour identifier les facteurs de transcription (TF) clés dans plusieurs types de cellules et tissus, en particulier aux stades postnatal et embryonnaire. Les résultats ont montré que 43 et 27 TF étaient actifs constitutivement dans les stades embryonnaires et postnatals, respectivement, tandis que 22 d’entre eux étaient communs pour les deux stades. En outre, 71 TF spécifiques à l’embryon et 21 TF spécifiques postnatals ont été identifiés, chacun remplissant des fonctions spécialisées.
Les TF spécifiques à chaque couche germinale ont été identifiés, avec les TF spécifiques à l’ectoderme impliqués dans le développement du cerveau, de la moelle épinière, de l’épiderme, des tissus cellulaires neuraux et gliaux. Les TF spécifiques au mésoderme ont été impliqués dans le développement des tissus musculaires, ventricules cardiaques et rénaux, tandis que les TF spécifiques à l’endoderme ont été impliqués dans le développement de l’épithélium et des tissus pulmonaires. L’utilisation de Taiji a également permis une identification précise des TF spécifiques aux tissus.
De plus, le Taiji-reprogram a identifié avec précision les TF candidats dans 9 des 13 cocktails de reprogrammation validés expérimentalement. Il a également identifié les barrières somatiques et les TF qui pourraient induire des cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs).
Cette étude montre que la reprogrammation Taiji est une méthode efficace pour identifier les cocktails de TF les plus prometteurs pour la conversion d’un type de cellule en un autre, surpassant les autres méthodes disponibles. L’identification de ces cocktails de reprogrammation peut aider à développer de nouveaux traitements pour améliorer la longévité et la qualité de vie des humains, ainsi que des modèles de maladies pour mieux comprendre et traiter les affections.
SOURCE : Longevity.Technology
Traduit de l’anglais
