Generation of ADPKD in vitro models for genotype-phenotype correlation and drug discovery

Génération de modèles in vitro de PKD pour la corrélation génotype-phénotype et la découverte de médicaments La maladie polykystique rénale autosomique dominante (ADPKD) est la maladie génétique rénale la plus courante, affectant jusqu'à 1 personne sur 1 000. La PKD est causée par des mutations de PKD1 et PKD2 et, bien que bon nombre de leurs fonctions aient été identifiées, seul le tolvaptan a été approuvé en clinique, ce qui montre une efficacité limitée et un profil d'effets secondaires médiocre. En conséquence, il n'existe aucun traitement capable de ralentir ou d'arrêter la progression de la maladie et les patients évoluent inévitablement vers une insuffisance rénale, nécessitant une dialyse ou une transplantation rénale. Les modèles précliniques avec des souris et des cellules immortalisées ou primaires sont limités car ils ne génocopient pas entièrement la PKD humaine ou ne récapitulent pas l'architecture tissulaire appropriée. L'avènement des cellules souches pluripotentes induites par l'homme (hiPSC) a permis l'étude de cellules qui seraient autrement difficiles à obtenir auprès de donneurs, mais également le développement de la niche et de l'architecture appropriées pour prendre en charge le phénotype cellulaire approprié. Des protocoles de différenciation hiPSC ont été établis pour de nombreux types de cellules adultes, y compris celles du rein, et ils ont été appliqués à l'étude de l'initiation de la maladie et au dépistage de médicaments. Chez les patients atteints de ADPKD, le canal collecteur (CD) est l'endroit où se forment la plupart des kystes volumineux et graves, mais la plupart des études se sont concentrées sur les kystes dérivés des tubules proximaux. Il existe actuellement peu de modèles de CD PKD et ils présentent de nombreuses limitations. Mon projet de thèse vise donc à générer un modèle de CD in vitro dérivé de hiPSC afin d'étudier la PKD et d'identifier des candidats médicaments appropriés. Au départ, j'ai commencé à travailler avec un protocole de différenciation hiPSC publié sur 4 jours vers les progéniteurs des bourgeons urétéraux (UB), qui sont les cellules qui se développent plus tard en CD. Le protocole initial cultivait les cellules en monocouche, mais il présentait des limites importantes en termes de robustesse et de reproductibilité et les cellules en étaient à un stade précoce de développement. Par conséquent, j'ai utilisé une culture cellulaire 3D et j'ai tenté de différencier davantage les cellules vers l'UB. Il a ensuite été démontré que les sphéroïdes résultants expriment de nombreux marqueurs de l'UB, tels que Gata3, Pax2, HoxB7, Wnt9b et Aqp2. L'utilisation de facteurs importants pour la morphogenèse normale des ramifications de l'UB a ensuite favorisé la formation d'organoïdes contenant un réseau épithélial tubulaire. La génération d'organoïdes à partir de cellules présentant des mutations nulles homozygotes dans la PKD1 (PKD1-/-) a révélé des dilatations tubulaires spontanées, ressemblant à la formation précoce de kystes dans la PKD. J'ai ensuite montré que les tubules PKD1-/- présentaient des défauts primaires des cils lors de la formation des kystes. L'examen par les pairs d'un manuscrit soumis a mis en évidence certains problèmes liés au phénotype des organoïdes, qui sont actuellement à l'étude. De plus, le séquençage de l'ARN des organoïdes générés a révélé une composante importante de l'endoderme hors cible. Des expériences sont actuellement en cours pour résoudre ces problèmes. Bien que la ADPKD soit considérée comme ayant une transmission dominante, il semble que la perte du deuxième allèle à l'âge adulte soit nécessaire à l'initiation du kyste. En conséquence, j'ai également travaillé sur la génération d'un modèle knock-out conditionnel de la PKD1 utilisant plusieurs shRNA ciblant la PKD1 humaine délivrée par un vecteur lentiviral. De cette manière, les tubules se développeraient normalement sans aucun défaut, et le moment de la perte de PKD1 pourrait être étroitement contrôlé, imitant plus fidèlement la PKD humaine.