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Chapitre 35
Thérapies cellulaires

35.1. Thérapies cellulaires pour les pathologies du segment antérieur

V.M. BorderieD. GhoubayH. Rouard

Introduction
Les thérapies cellulaires utilisées pour le traitement des pathologies du segment antérieur intéressent actuellement essentiellement la cornée. L'insuffisance en cellules souches limbiques a été la première pathologie traitée par thérapie cellulaire avec des résultats cliniques probants. Dans les œdèmes cornéens, la thérapie cellulaire endothéliale est au début du développement clinique. Pour les pathologies stromales, la thérapie cellulaire est à un stade de développement préclinique.
Thérapies cellulaires dans l'insuffisance en cellules souches limbiques
Le déficit en cellules souches limbiques résulte d'une altération de la fonction des cellules souches épithéliales cornéennes (cellules souches limbiques [CSL]) qui entraîne une altération de l'homéostasie de l'épithélium cornéen. Le syndrome de déficit en CSL est caractérisé par une invasion de la surface cornéenne par un épithélium avec une différenciation conjonctivale et, cliniquement, par une opacification et une vascularisation de l'épithélium cornéen avec une altération de la cicatrisation épithéliale cornéenne et des ulcères cornéens chroniques pouvant entraîner une perforation cornéenne, en plus d'une inflammation de la surface oculaire et de cicatrices stromales. Lorsqu'il est total, ce syndrome entraîne une invalidité majeure. La vision diminue habituellement sous le seuil légal de cécité. L'évaluation précise des yeux présentant une insuffisance limbique a été codifiée par une conférence de consensus qui a classifié les insuffisances limbiques en trois stades en fonction du pourcentage du limbe atteint et de la présence d'une atteinte de la cornée centrale (tableau 35-1
Tableau 35-1
Classification de l'insuffisance en cellules souches limbiques.
ABC
Stade I Épithélium cornéen normal dans la zone centrale de 5 mm < 50 % de la circonférence limbique atteinte ≥ 50 % mais < 100 % de la circonférence limbique atteinte 100 % de la circonférence limbique atteinte
Stade II La zone centrale de 5 mm de la cornée est affectée < 50 % de la circonférence limbique atteinte ≥ 50 % mais < 100 % de la circonférence limbique atteinte
Stade III Toute la surface cornéenne est affectée
) [1]. Globalement, l'étiologie la plus fréquente est de loin la perte complète des CSL secondaire à des brûlures oculaires graves.
Jusqu'à une date assez récente, aucun traitement n'était possible dans cette pathologie. Les progrès dans la compréhension de la physiologie du renouvellement de l'épithélium cornéen ont permis d'introduire des approches thérapeutiques, c'est-à-dire la transplantation de tissu limbique ou de CSL cultivées prélevées dans l'œil controlatéral sain (autogreffe, maladies unilatérales), ou à partir d'un œil de donneur décédé ou d'un donneur vivant apparenté (allogreffe, maladies bilatérales ou œil unique).
Les techniques de thérapie cellulaire ont été décrites pour la première fois en Italie, en Asie et aux États-Unis avec des résultats cliniques positifs [2-3-4]. Différents procédés de préparation du produit cellulaire à transplanter ont été proposés.
La greffe de cellules souches doit être précédée d'une prise en charge optimale de la surface oculaire. Celle-ci peut comporter la reconstruction des paupières et de la conjonctive, la correction d'une kératopathie neurotrophique associée à l'insuffisance limbique, un traitement anti-inflammatoire, le traitement de la sécheresse oculaire et du dysfonctionnement des glandes de Meibomius, l'éviction des collyres toxiques et des traitements systémiques délétères pour la surface oculaire, des collyres qui favorisent la cicatrisation épithéliale (sérum autologue ou allogénique) et l'adaptation d'une lentille sclérale.
La figure 35-1
Fig. 35-1
Schéma de la prise en charge actuelle des insuffisances en cellules souches limbiques.
COMET : cultivated oral mucosal epithelium transplantation; CSL : cellules souches limbiques; GMA : greffe de membrane amniotique; KPro : kératoprothèses; SLET : simple limbal epithelial transplantation.
résume la prise en charge actuelle des insuffisances limbiques.
Thérapies cellulaires des insuffisances limbiques stades IIB et III unilatérales
Transplantation de cellules souches limbiques autologues cultivées ex vivo
Pour réduire le risque de déficit limbique iatrogène sur l'œil controlatéral sain ou sur celui d'un donneur vivant apparenté, l'expansion ex vivo de CSL autologues à partir d'une petite biopsie limbique a été développée. En 1997, Pellegrini et al. ont montré que des greffes autologues de CSL obtenues à partir d'une biopsie limbique de 1 à 2 mm 2 et cultivées sur des fibroblastes murins 3T3 irradiés permettaient de restaurer la surface cornéenne chez 2 patients ayant une insuffisance limbique totale [2]. Des études à long terme confirment l'efficacité de cette approche [5]. En février 2015, l'Agence européenne des médicaments a approuvé un médicament de thérapie cellulaire fondé sur cette méthode de culture (Holoclar®). Les divers protocoles de culture des CSL proposés diffèrent par leurs méthodes d'extraction des cellules du matériel de biopsie (grattage mécanique ou dissociation enzymatique), les types de substrats et de supports utilisés pour la culture (gel de fibrine, membrane amniotique, lentille de contact, collagène), la présence ou non de produits d'origine animale (milieux de culture et cellules nourricières ou feeders ) [6]. La culture d'explants sur membrane amniotique a été couramment utilisée pour cultiver des CSL sans avoir besoin de feeders [ 7]. Un processus de préparation d'un produit de thérapie cellulaire a été accepté par l'agence de régulation française (Afssaps) pour un essai clinique (TC181) qui a débuté en 2007 [8 , 9]. À titre d'exemple, le protocole utilisé pour la thérapie cellulaire auto- et allogénique ( ClinicalTrials.gov Identifier : NCT01619189) était le suivant.
  • Pour la transplantation autologue, une biopsie limbique superficielle d'une taille de 1 mm est réalisée dans l'œil controlatéral sain du patient sous anesthésie locale ou générale 2 à 3 semaines avant la transplantation. L'explant est suturé sur une membrane amniotique humaine fixée sur une lamelle en plastique face épithéliale vers le haut avec un point de Vicryl® 10/0, transféré dans une plaque 6 puits avec 2 ml de milieu et immédiatement envoyé à température ambiante au laboratoire de culture cellulaire. Pour la transplantation allogénique, un greffon cornéen d'un donneur décédé est utilisé. Des biopsies limbiques superficielles sont prélevées sous hotte à flux laminaire. Une dissection stromale entre le stroma antérieur et le stroma moyen est réalisée à l'aide d'un couteau à 15° et la sclère est retirée avec des ciseaux. Six explants de longueur homogène (4 mm) sont découpés à l'aide de ciseaux. Ils sont fixés sur une membrane amniotique humaine suturée sur une lamelle de plastique face épithéliale vers le haut avec un point de Vicryl® 10/0 et transférés dans une plaque 6 puits avec 2 ml de milieu.
  • Les CSL sont cultivées sans feeders dans du milieu de Green sans toxine cholérique pendant 14 à 21 jours. Le seul produit animal utilisé pour la croissance des cellules est le sérum de veau fœtal irradié et approuvé pour la conservation des greffons cornéens humains. Le milieu est composé d'un mélange de milieu Eagles modifié Dulbecco sans calcium et de milieu HAM F12 avec différents additifs : sérum de veau fœtal (10 %), tampon HEPES, insuline recombinante humaine, hydrocortisone, L-glutamine, tri-iodo-thyronine, adénine, pénicilline, streptomycine, amphotéricine B et EGF (facteur de croissance épithélial) recombinant humain.
  • Les greffes sont effectuées sous anesthésie générale ou locale. Une péritomie limbique circulaire est réalisée avec des ciseaux, et l'épithélium et la fibrose sous-épithéliale recouvrant la surface cornéenne sont retirés. Les CSL cultivées sont protégées avec du hyaluronate de sodium et suturées à la surface cornéenne par des points séparés de Nylon 10/0. La conjonctive est ensuite suturée dans la région limbique avec du Vicryl® 10/0. Une lentille thérapeutique est placée à la fin de la chirurgie et retirée lorsque la cornée est réépithélialisée (fig. 35-2
    Fig. 35-2
    Greffe de cellules souches limbiques autologues cultivées sur une membrane amniotique humaine à partir d'un explant limbique prélevé sur l'œil controlatéral sain.
    L'étiologie de l'insuffisance limbique était une brûlure oculaire sévère.
    ). Le traitement postopératoire comprend de la dexaméthasone topique et de l'ofloxacine, 4 fois par jour, pour tous les yeux, et de la ciclosporine topique 2 %, 4 fois par jour, en cas de greffe allogénique.
Le critère d'évaluation principal d'une greffe de cellules souches n'est pas défini précisément et varie suivant les études. On peut définir cliniquement un succès comme l'absence de récurrence des signes cliniques de déficit en CSL (opacification de l'épithélium cornéen, irrégularité de l'épithélium cornéen avec coloration tardive de la fluorescéine, vascularisation superficielle de la cornée) dans la cornée centrale. Il est donc utile de compléter par l'acuité visuelle et des mesures morphométriques objectives (intensité de la coloration de la cornée par la fluorescéine, surface cornéenne sans néovaisseaux superficiels, densité des cellules basales épithéliales cornéennes, phénotype et morphologie des cellules épithéliales cornéennes) [ 10]. Les taux de réussite de la transplantation de CSL autologues cultivées ex vivo vont de 63 % à 100 %; à long terme, 50 % à 86 % des autogreffes sont considérées comme des succès (tableau 35-2
Tableau 35-2
Reconstruction de l'épithélium cornéen avec des cellules souches limbiques autologues cultivées – études cliniques.
ÉtudeTechniqueNSuiviTaux de succèsAmélioration de l'acuité visuelle (2 lignes ou plus)
Pellegrini 1997 [2] CSL autologues cultivées avec MFF224 mois 100 % 100 %
Schwab, 1999 [4] CSL autologues (17) et allogéniques (2; donneurs vivants apparentés) cultivées sur différents supports 1910 mois 63 %
Tsai, 2000 [3] Explants épithéliaux limbiques autologues cultivés sur MAH615 ± 2 mois 100 % 83 %
Schwab, 2000 [10] CSL autologues (10) et allogéniques (4) cultivées sur une matrice dérivée de MAH 1413 mois (6-19) 72 % 100 %
Rama, 2001 [12] CSL autologues cultivées avec des MFF sur un substrat de fibrine1817,5 mois (12-27) 78 % 72 %
Sangwan, 2003 [13] Explants épithéliaux limbiques ou conjonctivaux autologues cultivés sur MAH 125100 %
Sangwan, 2006 [14] Explants épithéliaux limbiques autologues cultivés sur MAH8818 ± 11 mois (3-41) 73 %
De Luca, 2006 [15] CSL autologues cultivées avec des MFF sur un substrat de fibrine1161-9 ans 70 %
Meller, 2010 [16] Explants épithéliaux limbiques autologues cultivés sur MAH intacte3029 ± 16 mois 77 % 70 %
Baradaran-Rafii, 2010 [17] Explants épithéliaux limbiques autologues cultivés sur MAH désépithélialisée 834 ± 14 mois 75 %
Rama, 2010 [5] CSL autologues cultivées avec des MFF sur un substrat de fibrine1132,9 ± 2,0 ans 68 %
Kolli, 2010 [18] CSL autologues cultivées sur MAH avec du sérum autologue819 mois 100 % 62 %
Sangwan, 2011 [7] Explants épithéliaux limbiques autologues cultivés sur MAH2003 ± 1,6 (1-7,6) ans 71 % 60 %
Borderie, 2019 [11] Explants épithéliaux limbiques autologues cultivés sur MAH761 ± 21 mois (40-90) 71 % 85 % (gain moyen de 9,2 lignes)
CSL : cellules souches limbiques; MAH : membrane amniotique humaine; MFF : fibroblastes nourriciers murins.
). Ils sont donc similaires à ceux obtenus par greffe conjonctivo-limbique autologue (CLAU). Le taux d'amélioration de l'acuité visuelle (gain de 2 lignes ou plus) va de 62 % à 100 %. La transplantation de CSL autologues cultivées est associée à une survie élevée à long terme, à une amélioration remarquable de l'acuité visuelle et à une très faible fréquence d'événements indésirables [11]. La transplantation de tissu limbique autologue présentait une efficacité similaire, mais une sécurité moindre. Les principaux avantages des CSL autologues cultivées ex vivo sont l'origine autologue des CSL et la petite taille de la biopsie limbique. Toutefois, cette approche nécessite un laboratoire spécialisé pour cultiver les CSL, et les coûts sont élevés. Il faut noter qu'avec la technique de culture de CSL dissociées, la qualité du greffon est évaluée avant la transplantation et le taux de réussite est associé à la présence d'holoclones exprimant DeltaNp63alpha en culture [ 19 , 20]. Cette technologie permet d'effectuer théoriquement d'autres greffes à partir de la biopsie limbique d'origine, car les CSL sont sous-cultivées et cryoconservées sous forme de cellules dissociées. Les inconvénients sont un coût élevé et une longue procédure.
Simple limbal epithelial transplantation (SLET)
La SLET a été décrite pour la première fois en 2012 par Sangwan pour le traitement de l'insuffisance limbique totale unilatérale [ 21]. Pour cette procédure, une petite biopsie (1 heure) de tissu limbique est prélevée sur l'œil controlatéral sain du patient. Elle est divisée en plusieurs petits morceaux qui sont répartis et maintenus avec une colle biologique (fibrine) sur une membrane amniotique elle-même fixée sur la cornée pathologique désépithélialisée. Comme la biopsie limbique est petite, le risque de déficit limbique iatrogène sur l'œil donneur est minimisé. La technique est réalisée en une seule étape sans avoir besoin d'une expansion ex vivo des CSL. Ainsi, la SLET est économiquement plus favorable que la transplantation de CSL cultivées ex vivo. La SLET a été principalement utilisée dans le traitement des brûlures chimiques. Le taux de réussite de la plus grande série est de 76 %, avec une amélioration de l'acuité visuelle de 2 lignes ou plus dans 75 % des cas [22]. La SLET peut également être réalisée à partir d'une biopsie limbique faite chez un donneur vivant apparenté (allo-SLET), avec des résultats comparables à ceux de l'auto-SLET [23]. Les résultats de SLET et ceux de la transplantation de CSL autologues cultivées ex vivo n'ont pas été directement comparés. Une étude faite à partir de questionnaires envoyés à des chirurgiens pratiquant les deux techniques a montré que le taux de succès estimé était identique chez l'adulte et meilleur avec la SLET que la transplantation de CSL autologues cultivées ex vivo chez l'enfant, avec un coût moindre [24].
Thérapies cellulaires des insuffisances limbiques stades IIB et III bilatérales
La transplantation de CSL allogéniques est souvent nécessaire pour reconstituer la population de cellules souches avec un nombre suffisant de cellules fonctionnelles chez les patients ayant une atteinte bilatérale de stade IIB ou III. Si les CSL résiduelles peuvent être localisées dans le stade IIB, puis cultivées ex vivo, la transplantation de CSL autologues peut être considérée en première intention. L'immunosuppression systémique après greffe allogénique est nécessaire pour éviter le rejet, qui a été observé jusqu'à 8 ans après la chirurgie [ 25]. Dans de nombreux cas dont l'évolution postopératoire est simple, aucun ADN du donneur ne peut être détecté dans l'épithélium receveur [ 26 , 27]. Pour ces patients, l'arrêt de l'immunosuppression serait conseillé. La transplantation d'épithélium de la muqueuse orale cultivée et l'utilisation de kératoprothèses sont des alternatives à la transplantation de CSL allogéniques dans l'insuffisance limbique bilatérale sévère/totale.
Transplantation de cellules souches limbiques allogéniques cultivées ex vivo
La transplantation de CSL allogéniques cultivées ex vivo prélevées sur des donneurs vivants ou des donneurs décédés non apparentés est une option thérapeutique pour les patients atteints d'insuffisance limbique bilatérale. Comme dans toutes les transplantations allogéniques de CSL, le principal risque est le rejet qui nécessite une immunosuppression systémique prolongée et peut également entraîner un échec tardif de la greffe. Les résultats à long terme des greffes de CSL allogéniques cultivées ex vivo sont proches de ceux des allogreffes KLAL et CLAL (tableau 35-3
Tableau 35-3
Reconstruction de l'épithélium cornéen avec des cellules souches limbiques allogéniques cultivées – études cliniques.
ÉtudeTechniqueNSuiviTaux de succèsAmélioration de l'acuité visuelle (2 lignes ou plus)
Koizumi, 2001 [28] CSL allogéniques cultivées avec des MFF pendant 4 semaines sur MAH avec air lifting1311 ± 1 (9-13) 77 % 92 %
Shimazaki, 2002 [29] Explants limbiques allogéniques (7 donneurs décédés et 6 donneurs vivants apparentés) cultivés sur MAH 1346 %
Daya, 2005 [30] CSL allogéniques (9 donneurs décédés et 1 donneur vivant apparenté) cultivées sur support plastique 1028 (12-50)70 % 40 %
Nakamura, 2006 [31] CSL allogéniques (7) et autologues (2) cultivées avec du sérum autologue sur MAH 915 ± 4 (6-20) 100 % 100 %
Shortt, 2008 [32] CSL allogéniques (7) et autologues (3) cultivées sur MAH1013 (1-13)60 % 60 %
Pauklin, 2009 [33] Explants limbiques allogéniques (7) et autologues (12) cultivés sur du MAH intacte 1980 %
Basu, 2012 [34] Explants limbiques allogéniques provenant de donneurs vivants cultivés à l'aide d'une technique de culture d'explants sans xénobiotiques 2858 (+ 34)77 % à 1 an 68 %
CSL : cellules souches limbiques; MAH : membrane amniotique humaine; MFF : fibroblastes nourriciers murins.
) [ 10]. La transplantation de CSL allogéniques cultivées ou de tissu limbique allogénique provenant d'un donneur décédé est associée à un faible taux de réussite à long terme et une prévalence élevée d'événements indésirables graves [10]. Une incidence élevée de kératites infectieuses est notée après la transplantation de CSL allogéniques, mais pas après la transplantation de CSL autologues [35 , 36]. La survie de l'épithélium cornéen transplanté semble diminuer rapidement avec le délai postopératoire dans les greffes allogéniques, malgré de bons résultats à court terme [37-38-39]. Une étude a rapporté une détérioration rapide de l'effet thérapeutique après la première année postopératoire dans les yeux traités par CSL allogéniques cultivées [40]. L'option consistant à utiliser des CSL allogéniques prélevées chez un donneur vivant apparenté pourrait fournir de meilleurs résultats [41]. Une étude a rapporté un taux de restauration de la surface cornéenne de 71,4 % après un suivi moyen de 4,8 ans [ 34]. L'acuité visuelle finale s'était améliorée à 20/60 ou plus dans 67,8 % des 20 yeux greffés. La différence entre les allogreffes de donneurs vivants et les allogreffes de donneurs décédés pourrait s'expliquer par une meilleure compatibilité tissulaire ainsi qu'une meilleure qualité du greffon. Enfin, l'immunosuppression systémique prolongée peut également être utilisée pour augmenter le taux de réussite à long terme de la transplantation de CSL allogéniques [42]. La limitation est liée aux effets indésirables graves potentiels liés à une immunosuppression systémique prolongée. La différence importante entre les résultats des greffes allogéniques et ceux des greffes autologues est probablement le résultat du rejet des CSL allogéniques transplantées [43 , 44]. Une évaluation précise de la niche limbique avant la transplantation de CSL serait utile pour mieux comprendre l'effet thérapeutique de la transplantation de CSL et pour déterminer quels patients devraient bénéficier de ce traitement [45].
Greffe de muqueuse buccale et transplantation d'épithélium de la muqueuse orale cultivé
Pour éviter l'immunosuppression, la greffe de muqueuse orale autologue [46] et la greffe épithéliale de muqueuse orale cultivée (COMET), également connue sous le nom d'autogreffe de muqueuse orale cultivée ex vivo (EVOMAU) [47], ont été développées comme alternatives à la transplantation allogénique de CSL pour obtenir la régénération de la surface oculaire. Une première étude clinique, COMET, a été réalisée chez l'homme en 2002 pour le traitement des atteintes sévères de la surface oculaire, dont le syndrome de Stevens-Johnson. Les résultats ont montré que les surfaces oculaires ont été reconstruites avec succès, que la récupération de l'acuité visuelle était bonne et que l'utilisation d'agents immunosuppresseurs était réduite [ 48 , 49]. Plusieurs études ultérieures ont également confirmé l'innocuité et l'efficacité de la procédure [50 , 51]. Plusieurs protocoles pour la culture cellulaire ont été proposés, même si la plupart des études utilisaient la membrane amniotique comme support de culture. Un feuillet épithélial de muqueuse orale cultivée sans support est également efficace. Les feuillets épithéliaux de muqueuse orale cultivée sur une membrane amniotique humaine reproduisent la fonction de l'épithélium cornéen in vivo. La COMET est donc considérée comme une méthode chirurgicale efficace pour la reconstruction de la surface oculaire en lieu et place d'une transplantation allogénique de CSL, bien qu'aucun essai contrôlé randomisé n'ait comparé les résultats des deux méthodes.
Autres traitements à base de cellules
La transplantation de cellules épithéliales conjonctivales autologues cultivées ex vivo a été réalisée pour traiter diverses pathologies conjonctivales et peut être une option pour la reconstruction de la surface oculaire chez certains patients atteints d'insuffisance limbique bilatérale qui ne sont pas en mesure de recevoir des greffes autologues de CSL [50]. Dans une seule série de cas, la transplantation de cellules épithéliales conjonctivales autologues cultivées ex vivo sur une membrane amniotique humaine a permis une amélioration de la surface oculaire [51]. Des études futures sont nécessaires pour confirmer l'efficacité, l'innocuité et les résultats à long terme de ces thérapies cellulaires. La restauration de la niche des CSL est cruciale pour restaurer la fonction des CSL résiduelles et assurer la survie des CSL transplantées. Les cellules souches mésenchymateuses ont des effets anti-inflammatoires et pourraient montrer une capacité de remplacer les cellules de niche des CSL. Une étude récente avec 1 an de suivi a révélé que les cellules souches mésenchymateuses allogéniques de la moelle osseuse cultivées sur membrane amniotique permettaient de régénérer l'épithélium cornéen de patients atteints d'insuffisance limbique [52]. Des études plus larges sont nécessaires pour étayer l'indication, l'efficacité, l'innocuité et les résultats à long terme de cette approche thérapeutique à différents stades d'insuffisance limbique.
Thérapies cellulaires dans les œdèmes cornéens
De la physiologie endothéliale à la greffe de cellules endothéliales humaines
La cellule endothéliale cornéenne est le principal acteur de la régulation de l'hydratation du stroma cornéen. Elle ne se multiplie habituellement pas après la naissance et possède une longévité extrême ainsi qu'une capacité de résistance à l'apoptose. Elle garde néanmoins un potentiel de division après la naissance qui diminue avec le vieillissement. Avec l'âge, un nombre croissant de cellules endothéliales entrent en sénescence réplicative, état dans lequel elles deviennent de plus en plus réfractaires à la stimulation mitogénique; diminution médiée, au moins en partie, par des altérations dépendantes de l'âge dans l'expression et l'activité relatives des inhibiteurs de kinase dépendants des cyclines [53].
Nous ne connaissons pas actuellement de cellules souches adultes de l'endothélium cornéen. Néanmoins, la périphérie de la membrane de Descemet présente certaines caractéristiques (densité cellulaire endothéliale élevée, présence de petits clusters de cellules endothéliales avec deux à trois couches cellulaires autour des corps de Hassall-Henlé, disposition des cellules en colonnes centripètes localisées dans des sillons dans la membrane de Descemet, faible différenciation cellulaire, expression de la nestine et des télomérases) qui ressemblent à celles de la niche des cellules souches adultes [54].
Les œdèmes cornéens résultant d'une perte de la fonction de l'endothélium cornéen ont pour cause des pathologies génétiques (dystrophie de Fuchs, dystrophie postérieure polymorphe, dystrophie congénitale héréditaire endothéliale), traumatiques (kératopathies bulleuses de l'aphake, du pseudophake, post-glaucome, post-vitrectomie ou tamponnement par huile de silicone, post-laser YAG, après plaie ou contusion oculaire) ou infectieuse (endothélite virale essentiellement herpétique).
Le traitement de ces œdèmes à un stade évolué a fait appel à la greffe de cornée de pleine épaisseur (kératoplastie transfixiante), puis à la greffe endothéliale ( Descement stripping endothelial keratoplasty , Descemet membrane endothelial keratoplasty ). L'étape suivante logique de cette évolution est la greffe de cellules endothéliales cultivées qui permettrait de ne remplacer que les seules cellules pathologiques et de réaliser plusieurs greffes à partir d'un seul greffon cornéen [55].
Culture des cellules endothéliales humaines
Le préalable à la greffe de cellules endothéliales est la capacité de cultiver ces cellules sans perdre leur différenciation et leur fonction. Les travaux sur la culture des cellules endothéliales sont anciens, mais les premières applications cliniques sont récentes, avec un délai de 30 ans entre les travaux princeps sur la culture et les premières applications cliniques [56].
La culture des cellules endothéliales implique de lever le blocage des mitoses médié par l'inhibition de contact à l'aide de trypsine-EDTA et en cultivant les cellules dans un milieu contenant du bFGF. Un point important dans la culture des cellules endothéliales est le support de la culture. L'utilisation de laminine (un constituant de la membrane de Descemet) comme support permet de favoriser la croissance cellulaire endothéliale [57]. Une membrane basale mimant la membrane de Descemet produite par bio-ingénierie à partir de collagène IV et de laminine disposés sur un film de collagène I permet également la croissance des cellules endothéliales [58]. La culture des cellules endothéliales est souvent réalisée en deux phases : une première phase de prolifération dans un milieu additionné de facteurs de croissance et une deuxième phase de stabilisation dans un milieu sans facteurs de croissance [ 59]. Le respect de ces deux phases à chaque passage évite la transition endothélio-mésenchymateuse qui conduit à la contamination de la culture par des fibroblastes. La perte du phénotype normal liée à la transition endothélio-mésenchymateuse est médiée par voie de signalisation canonique Wnt et la voie de signalisation du TGF-β. Une approche visant à inhiber cette transition est fondée sur l'activation sélective de la voie de signalisation p120-Kaiso qui est associée à l'activation de la voie de signalisation canonique BMP/Rho-ROCK pour reprogrammer les cellules cultivées en progéniteurs des crêtes neurales [60]. La densité d'ensemencement des cellules à chaque passage conditionne également le résultat de la culture [60]. Une densité d'ensemencement de 10000 cellules/mm 2 semble optimale. Un obstacle à la culture des cellules endothéliales est l'entrée en sénescence des cellules cultivées. L'élimination des cellules sénescentes peut être réalisée au moyen d'une centrifugation contre un gradient de densité [61]. La culture cellulaire est ainsi enrichie en cellules purifiées.
Greffe de cellules endothéliales humaines cultivées
Actuellement, une seule équipe a rapporté les résultats d'une étude clinique utilisant des cellules endothéliales cornéennes (CEC) humaines cultivées pour traiter des œdèmes cornéens. Kinoshita a publié ses premiers résultats en 2018 [ 62]. Dans cet essai pilote incluant 11 patients, les CEC ont été cultivées à partir d'un greffon cornéen; 10 6 cellules cultivées avec par un inhibiteur de Rho-kinases ont été injectées dans la chambre antérieure. Après injection, les patients ont été gardés en décubitus ventral pendant 3 heures; 24 semaines après l'injection, la densité endothéliale était supérieure à 500 cellules/mm 2 dans tous les cas, l'épaisseur cornéenne était inférieure à 630 μm dans 10 des 11 yeux traités, et une amélioration de l'acuité visuelle de deux lignes ou plus a été obtenue dans 9 des 11 yeux traités. Les résultats à moyen terme de ces 11 premiers patients greffés ont été publiés récemment [ 63]. À 5 ans de la greffe, la fonction endothéliale était restaurée dans 10 yeux sur 11, avec une densité endothéliale moyenne de 1257 (± 467) cellules/mm 2 , une amélioration significative de l'acuité visuelle qui est passée de 0,876 LogMAR (1,3/10) avant la chirurgie à 0,046 (9/10) après la chirurgie, sans effet indésirable grave.
Inhibiteurs des Rho-kinases
Dans la technologie développée par l'équipe de Kinoshita, les inhibiteurs des Rho-kinases semblent jouer un rôle important [ 64]. Associés à la greffe de cellules endothéliales, ils pourraient favoriser la migration et l'implantation des cellules greffées, le jeune âge du donneur favorisant également la migration des cellules endothéliales [65-66-67].
Effets des Rho-kinases et de leurs inhibiteurs
Cette famille Rho des GTPases comporte plus de 20 molécules (RhoA, Rac1, Cdc42, etc.). Ce sont les principaux régulateurs des jonctions intercellulaires et du réseau d'actomyosine du cytosquelette cellulaire. La voie médiée par RhoA peut jouer des rôles variés :
  • augmentation de l'assemblage des filaments d'actomyosine pendant la contraction cellulaire;
  • inhibition des barrières cellulaires;
  • stabilisation des jonctions intercellulaires.
Les Rho-kinases (ROCK) contrôlent cette voie en phosphorylant des protéines. ROCK-I et ROCK-II augmentent la contractilité de l'actomyosine en inhibant la myosine phosphatase. L'inhibition de ROCK inhibe la phosphorylation de la chaîne légère de la myosine et la mort cellulaire subséquente, et inhibe également la perte d'adhésion cellulaire en activant le complexe d'adhésion focale [ 68]. Globalement, les inhibiteurs des Rho-kinases induisent des changements dans la forme des cellules endothéliales, augmentent leur adhésion et améliorent la cicatrisation endothéliale ex vivo et in vitro [69]. Une étude expérimentale chez le lapin a montré qu'un collyre inhibiteur des Rho-kinases (ripasudil) permet d'accélérer la cicatrisation de l'endothélium cornéen [70].
Utilisation thérapeutique des inhibiteurs des Rho-kinases
Une étude clinique pilote incluant 8 patients a montré qu'un collyre inhibiteur des Rho-kinases (Y-27632) a permis de restaurer la fonction endothéliale chez 4 patients ayant un œdème cornéen central alors que quatre autres patients ayant un œdème diffus n'avaient pas d'amélioration de leur fonction endothéliale [71]. Il paraît probable que les inhibiteurs des Rho-kinases agissent surtout en accélérant la migration des cellules endothéliales et non en induisant des mitoses endothéliales.
Thérapies cellulaires dans les pathologies stromales cornéennes
Cellules souches du stroma cornéen
Les cellules souches du stroma cornéen ont été découvertes récemment. L'équipe de Funderburgh (Université de Pittsburgh) a d'abord caractérisé les cellules souches stromales cornéennes (CSS) comme une population cellulaire rare présente dans le stroma cornéen périphérique humain [72]. Les CSS ont un potentiel de différenciation multiple [ 73]. Elles ont été proposées dans diverses applications liées à la régénération oculaire, telles que la prévention et le traitement des cicatrices cornéennes [74 , 75] et la bio-ingénierie de tissus cornéens [76-77-78]. Les fibroblastes cornéens, contrairement aux CSS, n'ont pas d'effets régénérateurs. Ils induisent plutôt une réponse fibrotique et inflammatoire in vivo [79]. Les CSS peuvent être facilement cultivées à partir de biopsies limbiques [ 80]. Elles sont des progéniteurs naturels des kératocytes cornéens, dérivés des crêtes neurales.
Utilisation thérapeutique des cellules souches du stroma cornéen
Les cicatrices cornéennes entraînant des opacités sont le résultat de nombreuses pathologies cornéennes telles que les traumatismes, brûlures oculaires, kératites infectieuses, ectasies cornéennes (dont le kératocône), anomalies génétiques de la cornée (dont l'aniridie), séquelles de chirurgie réfractive compliquée (principalement la photokératectomie réfractive).
L'injection de CSL dans le stroma cornéen pour restaurer la transparence cornéenne est une voie de recherche actuelle qui est encore au stade préclinique. Dans une étude préclinique, sur un modèle murin de cicatrice stromale cornéenne induite par l'application d'azote liquide [81], les cornées lésées présentent une inflammation précoce, une apoptose kératocytaire, une transformation des kératocytes en myofibroblastes, une synthèse de collagène de type III, la formation d'un haze stromal, une rigidité cornéenne accrue et une acuité visuelle altérée. L'injection de cellules souches stromales cornéennes murines ou humaines dans les cornées lésées a entraîné une amélioration de la transparence cornéenne associée à divers événements : migration et croissance des cellules souches stromales cornéennes dans le stroma receveur, absence de réponse inflammatoire, croissance des cellules épithéliales cornéennes, diminution du collagène de type III, restauration de l'ultrastructure stromale, diminution du haze , diminution de la rigidité cornéenne et amélioration de la vision.
Aspects réglementaires des thérapies cellulaires
Cadre réglementaire des médicaments de thérapie innovante
L'expression anglaise advanced therapy medicinal products (ATMP) a été traduite en français par médicament de thérapie innovante (MTI) . Ces ATPM/MTI sont régis par un règlement européen (CE, n° 1394/2007) depuis 2008. Ce règlement confirme le statut de médicament des produits de thérapie cellulaire. La directive européenne 2004/23/CE s'applique pour le don, l'obtention et le contrôle du tissu ou des cellules qui serviront de matériau de départ à l'élaboration et la production de MTI.
Les MTI regroupent les médicaments de thérapie génique, médicaments de thérapie cellulaire somatique, médicaments issus de l'ingénierie tissulaire et cellulaire, médicaments combinés de thérapie innovante. Ils sont régulés au niveau national pour les essais cliniques et au niveau européen pour leur mise sur le marché et l'ensemble des procédures de suivi post-autorisation.
Les médicaments de thérapie innovante préparés ponctuellement (MTI-PP) sont des MTI fabriqués et utilisés au sein d'un unique État membre. Ils sont régulés au niveau national. La loi n° 2011-302 du 22 mars 2011 a introduit dans le Code de la santé publique français les MTI-PP qui répondent à la notion d'exemption hospitalière.
Les MTI de thérapie cellulaire
Les MTI de « thérapie cellulaire somatique» sont des cellules, tissus qui ont fait l'objet d'une manipulation substantielle pour en modifier les caractéristiques biologiques, fonctions physiologiques ou propriétés structurelles, ou des cellules ou tissus qui ne sont pas destinés à être utilisés pour la ou les mêmes fonctions essentielles chez le receveur et le donneur. Ils possèdent en outre des propriétés permettant de traiter, d'éviter ou de diagnostiquer une maladie à travers leur action métabolique, immunologique ou pharmacologique.
Les MTI « issus de l'ingénierie cellulaire ou tissulaire» sont des cellules ou tissus qui ont été soumis à une manipulation substantielle, de façon à obtenir des caractéristiques biologiques, des fonctions physiologiques ou des propriétés structurelles utiles à la régénération, à la réparation ou au remplacement recherchés, ou bien des cellules ou des tissus qui ne sont pas destinés à être utilisés pour la (les) même(s) fonction(s) essentielle(s) chez le receveur et chez le donneur.
Autorisation de mise sur le marché
Les MTI, comme tout médicament, doivent obtenir une autorisation de mise sur le marché (AMM) qui est obligatoirement obtenue dans le cadre d'une procédure centralisée d'autorisation. Elle est délivrée par la commission européenne après évaluation de l'Agence européenne du médicament. L'évaluation est réalisée par le comité des médicaments à usage humain (CHMP) en collaboration avec le CAT ( Committee for Advanced Therapies ).
Les exigences applicables après AMM sont un suivi particulier de l'efficacité et des effets indésirables, et une gestion adaptée des risques. Elles impliquent un recueil d'information en continu et dans la pratique réelle pour assurer que le produit présente bien une balance bénéfice/risque favorable.
Pour être mis sur le marché, les MTI-PP doivent obtenir une autorisation de l'ANSM. Lors de la demande d'autorisation, le demandeur doit justifier du respect de la définition de MTI-PP du produit. Les exigences applicables après AMM sont les mêmes que pour les MTI. Ces produits sont potentiellement destinés à de petites populations spécifiques et sans solution thérapeutique. Ils peuvent, dans certains cas et sous réserve d'avoir démontré l'impossibilité de réaliser des recherches biomédicales pertinentes, être autorisés sans résultats d'études cliniques préalables pour établir leur efficacité et leur profil de sécurité.
Fabrication d'un MTI
L'établissement préparant un MTI, s'il est situé en France, doit être un établissement pharmaceutique autorisé par l'ANSM. Il peut s'agir d'établissements pharmaceutiques privés ou d'établissement pharmaceutique créés au sein d'organismes à but non lucratif ou d'établissements publics.
Les MTI-PP peuvent être fabriqués par deux types d'établissements, qui opèrent chacun sous un référentiel de bonnes pratiques spécifique :
  • établissements pharmaceutiques privés ou publics/associatifs autorisés par l'ANSM. Ils doivent travailler suivant le référentiel des bonnes pratiques de fabrication des médicaments;
  • établissements autorisés par l'ANSM pour la fabrication de MTI-PP. Ces établissements ne sont pas des établissements pharmaceutiques. Ils doivent fabriquer et libérer ces produits conformément aux bonnes pratiques de fabrication des MTI-PP.
Essais cliniques
Les essais cliniques doivent être réalisés conformément à la réglementation française et plus particulièrement la loi n° 2004-806 du 9 août 2004 relative à la politique de santé publique et ses textes d'application. Le référentiel applicable est celui des médicaments.
La procédure d'évaluation des demandes d'autorisation d'essais cliniques sur les MTI présente quelques différences avec celle des médicaments « classiques» : délais d'évaluations spécifiques (90 ou 180 jours pour la thérapie cellulaire, 120 jours pour la thérapie génique), refus implicite en cas d'absence de réponse de l'ANSM dans les délais réglementaires. Si le promoteur positionne son produit comme un MTI-PP, seuls des essais nationaux seront possibles. Un MTI-PP est par définition un MTI destiné à un seul État membre. Son exportation est impossible.
MTI-PP et OGM
Si le produit est un OGM, deux avis du Haut conseil des biotechnologies sont requis : un avis de classement du produit de thérapie génique et mesure de confinement à mettre en œuvre pour sa manipulation, et un agrément des sites impliqués dans l'essai clinique et durée des mesures de confinement à laquelle le patient doit être soumis après inoculation du produit de thérapie génique.
35.2. Thérapie cellulaire dans les maladies rétiniennes

P. RamtohulJ.-P. Hubschman

Introduction
L'utilisation de la thérapie par cellules souches pour réparer et régénérer les cellules rétiniennes endommagées fait, depuis de nombreuses années, l'objet de nombreuses recherches. En effet, bien que faisant partie du paysage biomédical depuis le début des années 1960, cette option thérapeutique s'est heurtée à des difficultés considérables. Plusieurs types de cellules souches ont été évalués dans des essais précliniques et cliniques afin de comprendre leur efficacité et leurs risques. À ce jour, les cellules de l'épithélium pigmentaire dérivées de cellules souches embryonnaires humaines ou de cellules souches pluripotentes induites, les cellules souches mésenchymateuses, les cellules progénitrices de la rétine (issues de la rétine fœtale), ainsi que les facteurs paracrines et les exosomes dérivés des cellules souches mésenchymateuses ont été évalués.
Stratégies thérapeutiques fondées sur les cellules souches
Chez l'homme, la dégénérescence et/ou la perte de certains types cellulaires sont à l'origine de différentes maladies cécitantes irréversibles, comme la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) [82 , 83], les rétinites pigmentaires [ 84], la maladie de Stargardt [ 85], ou encore le glaucome [ 86]. Bien que les mécanismes physiopathologiques diffèrent, la plupart de ces maladies ont une issue commune au stade final : le dysfonctionnement et/ou la perte des photorécepteurs et de l'épithélium pigmentaire [ 82 , 87].
Les stratégies thérapeutiques actuelles fondées sur l'utilisation des cellules souches sont généralement divisées en deux groupes [ 88] :
  • remplacement : cette stratégie vise à remplacer les cellules rétiniennes déficientes par des cellules rétiniennes différenciées issues de cellules souches [ 82]. Actuellement, les cellules d'épithélium pigmentaire rétinien dérivées de cellules souches sont le seul type de cellules prêt à être utilisé en essai clinique [89 , 90];
  • préservation : cette stratégie vise à réparer ou à préserver les cellules rétiniennes de l'hôte en modifiant leur micro-environnement par libération de facteurs trophiques par les cellules thérapeutiques [82]. Les types de cellules candidates comprennent les cellules souches de la moelle osseuse et les cellules progénitrices de la rétine humaine.
Études précliniques sur les cellules souches
Cellules souches embryonnaires
Les cellules souches embryonnaires humaines sont générées à partir de la masse cellulaire interne du blastocyste produit par fécondation in vitro [ 91]. Ces cellules peuvent donner naissance à n'importe quel type cellulaire et s'auto-renouveler [92]. Diverses cellules rétiniennes, telles que les cellules de l'épithélium pigmentaire, peuvent être dérivées de cellules souches embryonnaires humaines.
En raison de leur vaste potentiel de prolifération et de différenciation, les cellules souches embryonnaires ont été utilisées pour traiter diverses maladies dégénératives, dont la dégénérescence rétinienne. Dans un modèle préclinique de DMLA chez la souris, la transplantation sous-rétinienne de cellules de l'épithélium pigmentaire dérivées de cellules souches embryonnaires humaines a permis la formation d'une monocouche de cellules épithéliales au-dessus de la couche native [93] et n'a montré aucune croissance tumorale plusieurs mois après l'injection [94]. Dans une étude similaire, les cellules progénitrices de la rétine dérivées de cellules souches embryonnaires humaines se sont intégrées dans la couche de cellules ganglionnaires et ont exprimé le marqueur Brn3a des cellules ganglionnaires rétiniennes [ 95]. Dans une étude impliquant des primates, la transplantation sous-rétinienne d'organoïdes rétiniens (biosimilaires de cellules rétiniennes fœtales) dérivés de cellules souches embryonnaires humaines a montré un profil de tolérance favorable et les cellules transplantées se sont intégrées dans la rétine au site du traumatisme induit par du laser [96].
En raison de leur origine, l'utilisation des cellules souches embryonnaires humaines s'est heurtée à des problèmes éthiques majeurs. Par ailleurs, la progéniture différenciée des cellules souches embryonnaires humaines constitue un greffon allogène et des rejets immunitaires ont été constatés après transplantation [ 97], nécessitant une immunosuppression systémique ou locale pour contrôler les éventuels événements indésirables associés à la réaction immunitaire. Des régimes d'immunosuppression optimisés permettent de réduire ce risque, mais les connaissances sur cet aspect restent encore limitées [89].
Une autre préoccupation commune aux cellules souches pluripotentes est la tumorigenèse [98], et notamment la formation de tératomes. La formation de tumeurs après transplantation de cellules rétiniennes dérivées de cellules souches pluripotentes a été observée lors de certaines études animales [99]. De plus, les cellules souches pluripotentes peuvent acquérir des modifications génomiques au cours de leur prolifération et de leur différenciation. Bien que de nombreuses mutations génomiques détectées ne soient pas pathologiques, elles peuvent être associées à la formation de tumeurs [ 100]. De nombreuses études précliniques ont permis de mettre au point des protocoles adaptés pour la préparation de produits de thérapie cellulaire éligibles à la pratique clinique [89 , 101]. De plus, toutes les études cliniques impliquant des cellules souches pluripotentes doivent passer une série d'évaluations rigoureuses avant la transplantation chez l'homme [ 83].
Cellules souches pluripotentes induites (iPSC)
Les iPSC ( induced pluripotent stem cells ) sont obtenues en dédifférenciant des cellules somatiques adultes entièrement différenciées, telles que des cellules de la peau ou du sang, à l'aide de facteurs de reprogrammation [102 , 103]. Avec certains facteurs définis, les iPSC peuvent ensuite se différencier en n'importe quel type cellulaire désiré. De plus, comme les cellules souches embryonnaires, les iPSC sont capables de s'auto-renouveler [ 102 , 103]. Dès 2007, des iPSC humaines ont été générées avec les facteurs de Yamanaka ( Oct3/4, Sox2, Klf4, c-Myc ) ou les facteurs de Thomson ( Oct3/4, Sox2, Nanog, Lin28 ) [ 102 , 104]; depuis, différents protocoles ont été décrits pour induire les iPSC et générer des cellules ou du tissu rétinien à partir des iPSC [ 102 , 105-106-107-108-109-110-111].
Les iPSC ont une capacité de différenciation pluripotente. Des cellules rétiniennes dérivées d'iPSC humaines ont été transplantées dans l'espace sous-rétinien de singes présentant des lésions rétiniennes induites par laser et chez des rats immunodéficients atteints de rétinite pigmentaire. Chez le singe, les cellules transplantées se sont intégrées dans la rétine hôte, entraînant une amélioration des réponses observées en électrorétinogramme (ERG). Chez le rat, les cellules transplantées se sont intégrées dans la rétine et ont formé des connexions synaptiques avec les cellules bipolaires hôtes [ 112]. De même, dans un modèle de souris atteintes de rétinite pigmentaire, la transplantation sous-rétinienne de sphéroïdes d'épithélium pigmentaire dérivés d'iPSC a retardé l'amincissement de la couche nucléaire externe, augmenté les niveaux du facteur dérivé de l'épithélium pigmentaire (PEDF), réduit le nombre de cellules apoptotiques ainsi que l'infiltration microgliale dans la rétine [ 113]. De plus, dans un modèle animal de rétinite pigmentaire, des précurseurs de photorécepteurs dérivés d'iPSC et transplantés par voie sous-rétinienne ont établi des connexions avec la couche nucléaire interne. Les cellules transplantées ont exprimé un marqueur spécifique des cônes, l' arrestin 3 , indiquant un degré de maturation avancé [ 114]. Dans une étude préclinique sur des rats et des porcs, des iPSC obtenues à partir de cellules CD34 + (cellules hématopoïétiques) de patients atteints de DMLA se sont intégrées et ont empêché la dégénérescence rétinienne après avoir été différenciées en cellules d'épithélium pigmentaire. Dans cette étude, les auteurs ont constaté que, par rapport aux cellules en suspension, 10 fois moins de cellules de l'épithélium pigmentaire étaient nécessaires pour obtenir le même effet thérapeutique lorsqu'elles étaient transplantées en monocouche [ 115]. Les thérapies à base de cellules souches ont également été explorées comme une option pour traiter les lésions ischémiques de la rétine. Dans des modèles de souris, les cellules endothéliales dérivées d'iPSC humaines atténuent les lésions rétiniennes induites par l'oxygène, ainsi que la vaso-oblitération et la néovascularisation qui en résultent [116].
Comme les cellules du patient sont utilisées pour générer les cellules thérapeutiques, les problèmes éthiques sont moins importants qu'avec les cellules souches embryonnaires et des traitements personnalisés sont possibles. Par ailleurs, les iPSC générées à partir d'un patient malade sont porteuses de la mutation responsable de cette même maladie. Ainsi, elles peuvent être utilisées comme modèle expérimental pour étudier cette pathologie et évaluer des traitements potentiels [117]. Actuellement, la correction des mutations à l'aide de la technologie d'édition de gènes est techniquement réalisable [118]. Toutefois, ce processus est long : il faut 9 à 12 mois pour générer des iPSC d'épithélium pigmentaire transplantables à partir de cellules somatiques de patients [109 , 119]. Les obstacles concernant les aspects commerciaux doivent également être considérés. Compte tenu des problèmes mentionnés, plusieurs groupes tentent de créer des banques d'iPSC de haute qualité [ 120 , 121]. Il a été montré que la transplantation de cellules dérivées de donneurs homozygotes pour un HLA était étroitement associée à la réduction des réactions immunitaires chez l'hôte [122 , 123]. Grâce aux banques de cellules, la sélection d'iPSC appariées pour un haplotype HLA pourrait devenir une réalité clinique à l'avenir.
Parce qu'elles sont pluripotentes, les iPSC suscitent également des inquiétudes quant à leur potentiel tumorigène. Comme pour les cellules souches embryonnaires, des tests de tumorigénicité sont inclus dans la validation des cellules dérivées des iPSC avant la transplantation chez l'homme [124]. Les iPSC étant un concept relativement nouveau, la nature de ces cellules n'a pas encore été entièrement élucidée. Bien que de nombreux protocoles robustes de gestion des iPSC aient été développés et que certains de ces protocoles aient conduit à des essais cliniques, l'applicabilité clinique reste difficile. La technologie de reprogrammation doit être optimisée pour devenir plus stable et minimiser les différences épigénétiques avec les cellules souches embryonnaires [125]. En 2014, des mutations de l'ADN des iPSC ont été détectées dans un essai clinique [ 90].
Cellules souches mésenchymateuses (CSM)
Décrites pour la première fois en 1968 [ 126], les CSM peuvent désormais être isolées à partir d'un large choix de tissus, tels que le tissu adipeux, la pulpe dentaire, la moelle osseuse ou le sang de cordon ombilical [127 , 128]. Les CSM peuvent être facilement prélevées et développées in vivo, ce qui rend ces cellules attrayantes pour les chercheurs [ 86]. En 2006, l'International Society for Cellular Therapy (ISCT) a établi des critères minimaux pour caractériser les CSM [ 129]. Les CSM sont définies par leur plasticité, leur multipotence, l'expression d'antigènes de surface spécifiques tels que CD29, CD90 et CD105 [86 , 130] et la sécrétion de facteurs neurotrophiques tels que le CNTF et le VEGF [131]. Naturellement dépourvues du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH)-II, les CSM sont faiblement immunogènes, peuvent empêcher les réponses des cellules T, et créer un micro-environnement immunosuppressif [132].
Les CSM humaines dérivées de la pulpe dentaire ont montré une amélioration de la fonction rétinienne dans un modèle de dégénérescence rétinienne chez le rat [133]. Les CSM dérivées de la moelle osseuse de rat ont démontré un maintien de l'épaisseur de la couche nucléaire externe [134]. Les CSM et leur exosomes dérivés du cordon ombilical ont montré la suppression de la réponse inflammatoire et une amélioration des fonctions visuelles dans un modèle de dégénérescence rétinienne chez la souris [135]. L'injection intraveineuse de CSM dérivées du cordon ombilical a permis de réduire les fuites microvasculaires associées à la rétinopathie diabétique en stimulant l'expression d'occludine (protéine des jonctions serrées) [136]. Dans un modèle de souris diabétique, l'injection intravitréenne de CSM dérivées du tissu adipeux a augmenté les niveaux intraoculaires des facteurs neurotrophiques et a prévenu la perte des cellules ganglionnaires rétiniennes [137].
Plusieurs études ont analysé le potentiel des dérivés des CSM dans le traitement des pathologies rétiniennes. L'injection de vésicules extracellulaires dérivées de CSM humaines a permis de protéger de manière significative les cellules ganglionnaires rétiniennes et de prévenir l'amincissement de la couche des fibres nerveuses de la rétine dans un modèle animal glaucomateux [138]. L'injection de la fraction stromale du tissu adipeux, qui est enrichie en péricytes, a diminué la fuite vasculaire, l'apoptose et amélioré l'amplitude de l'onde « b» dans un modèle de rétinopathie diabétique chez la souris [ 139]. Des CSM dérivées de la moelle osseuse murine et génétiquement modifiées pour produire de la neurotrophine-4 ont montré la préservation de l'activité bioélectrique de la rétine endommagée et ont complètement restauré la lamination de la rétine externe dans un modèle animal de rétinite pigmentaire [ 140].
Étant donné que les CSM peuvent être prélevées sur des adultes, un traitement personnalisé autologue, s'affranchissant des problèmes éthiques et de compatibilité avec le donneur, est possible.
Cellules souches fœtales
Les cellules progénitrices de la rétine et les cellules dérivées du cordon ombilical humain ont été étudiées chez des patients humains. Les cellules progénitrices de la rétine se trouvent dans la rétine neurale en développement et sont responsables du développement de la rétine pendant la période embryonnaire [ 141]; les cellules dérivées du cordon ombilical humain sont des cellules souches et/ou progénitrices dérivées du tissu du cordon ombilical ou du sang du cordon ombilical [82 , 142]. Les cellules progénitrices sont globalement similaires aux cellules souches, mais en diffèrent par leur durée de vie et leur potentialité. En effet, la capacité de prolifération et le spectre de types cellulaires auquel elles peuvent se différencier sont plus limités que ceux des cellules souches [ 141 , 143].
Les premières tentatives de transplantation des cellules progénitrices/souches fœtales chez des patients ont eu lieu dans les années 1990. Dans ces études, une couche de rétine fœtale humaine ou de cellules neurorétiniennes a été obtenue à partir de fœtus dont l'âge gestationnel était de 14 à 18 semaines, puis introduite dans l'espace sous-rétinien de patients atteints de rétinite pigmentaire. Une amélioration fonctionnelle a été observée chez certains patients, et aucun signe d'inflammation ou de rejet manifeste du greffon n'a été noté [144 , 145].
Il a été constaté que les cellules dérivées du cordon ombilical humain restauraient les fonctions de phagocytose de l'épithélium pigmentaire dans des modèles de dégénérescence rétinienne grâce à la sécrétion de facteurs neurotrophiques tels que le facteur de croissance hépatocytaire (HGF) et le facteur neurotrophique dérivé des cellules gliales (GDNF) [82 , 142 , 146 , 147]. De plus, les cellules dérivées du cordon ombilical humain favorisent la synaptogenèse par l'intermédiaire des protéines de la famille de la thrombospondine [ 147]. L'injection sous-rétinienne de cellules dérivées du cordon ombilical humain dans des modèles de dégénérescence rétinienne chez les rongeurs a montré la préservation de l'architecture de la couche nucléaire externe et de la fonction visuelle [148].
Les cellules progénitrices de la rétine sont très prometteuses comme traitement potentiel, car elles peuvent tant se convertir en cellules rétiniennes, telles que les photorécepteurs et les cellules de Müller, que renouveler les structures endommagées et s'intégrer dans la rétine hôte [82 , 149 , 150]. La transplantation de cellules progénitrices de la rétine pour la rétinite pigmentaire a été évaluée dans des essais cliniques [ 151]. Cependant, les essais sur les cellules progénitrices de la rétine sont réalisés dans des conditions allogéniques, exposant ainsi à un risque d'imunnogénicité [82].
La chronologie du développement de la thérapie par cellules souches pluripotentes de la rétine est présentée dans la figure 35-3
Fig. 35-3
Chronologie du développement de la thérapie par cellules souches pluripotentes de la rétine.
Source : Cyrille Martinet.
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Études cliniques
Aucune autorité sanitaire n'a actuellement approuvé la thérapie par cellules souches rétiniennes. Cependant, de nombreux essais cliniques ont été menés pour évaluer différentes cellules souches via diverses méthodes d'administration. Chez l'homme, les premières études ont été réalisées dans la DMLA atrophique et la maladie de Stargardt. Elles ont montré des résultats encourageants dès 2012 [101 , 152]. Actuellement, plus d'une trentaine d'essais ont été réalisés ou sont toujours en cours (données de clinicaltrials.gov). Cependant, tous ces essais sont encore en phase I/II, et les connaissances actuelles sur les profils à long terme sont encore limitées. Bien qu'une stabilisation ou une amélioration fonctionnelle aient été rapportées chez certains patients, des évaluations supplémentaires dans des phases ultérieures, avec un plus grand nombre de patients, à différents stades de la maladie sont nécessaires avant leur utilisation en pratique clinique courante.
Chez l'homme, deux méthodes principales de transplantation sont utilisées :
  • l'injection d'une suspension de cellules de l'épithélium pigmentaire dérivées de cellules souches;
  • ou la délivrance de cellules de l'épithélium pigmentaire par l'intermédiaire d'un support biocompatible placé dans l'espace sous-rétinien.
La première méthode consiste à délivrer la suspension cellulaire dans l'espace sous-rétinien grâce à une canule adaptée [85 , 101 , 153]. Dans la deuxième méthode, l'introduction sous-rétinienne d'un patch d'épithélium pigmentaire est réalisée via une rétinotomie plus large [ 89 , 154]. Une troisième méthode est possible lorsque l'effet neurotrophique des cellules souches est recherché; elle est relativement simple, puisqu'elle consiste en une injection intravitréenne des cellules souches [ 86 , 155 , 156]. L'administration sous-rétinienne à travers l'espace suprachoroïdien après volet scléral a également été proposée [ 142].
La première étude clinique sur l'injection sous-rétinienne de suspensions de cellules de l'épithélium pigmentaire a été rapportée par Schwartz et al. ( clinicaltrials.gov NCT01345006, NCT01344993) [ 101 , 153]. Dans cette étude, les cellules de l'épithélium pigmentaire étaient obtenues à partir de cellules souches embryonnaires humaines et n'ont montré aucun signe de tumorigénicité, ni de rejet.
Une seule étude clinique utilisant des cellules de l'épithélium pigmentaire provenant d'iPSC a été réalisée au Japon. Dans cette étude, les cellules de l'épithélium pigmentaire étaient dérivées d'iPSC spécifiques au patient et transplantées dans l'espace sous-rétinien sous la forme d'une membrane monocellulaire polarisée ( clinicaltrials.gov identifier NCT02590692/ clinicaltrials.gov identifier NCT01691261) [89 , 90].
Plusieurs études cliniques utilisent les cellules souches :
  • transplantation de cellules souches mésenchymateuses provenant de la moelle osseuse dans le glaucome (étude soutenue par l'Université de Sao Paulo, identifiant clinicaltrials.gov NCT02330978);
  • transplantation de cellules souches hématopoïétiques CD34 + dans la dégénérescence rétinienne et l'ischémie rétinienne (étude soutenue par l'Université de Californie, Davis, identifiant clinicaltrials.gov NCT01736059) [86 , 155];
  • transplantation de cellules progénitrices de la rétine issues de donneurs fœtaux dans la rétinite pigmentaire (étude soutenue par jCyte, Newport Beach, États-Unis), identifiant clinicaltrials.gov NCT02320812) [82 , 151];
  • transplantation de cellules souches ombilicales issues de donneurs fœtaux (CNTO-2476, ou Palucorcel®) dans la DMLA (étude soutenue par Janssen Research and Development, LLC, identifiant clinicaltrials.gov NCT01226628) [ 142];
  • transplantation de cellules souches mésenchymateuses provenant de la moelle osseuse pour les pathologies du nerf optique et de la rétine (identifiant clinicaltrials.gov NCT01920867) [156- 157- 158- 159- 160].
Un aperçu des maladies ciblées et des stratégies thérapeutiques dans les essais cliniques est fourni dans la figure 35-4
Fig. 35-4
Aperçu des maladies ciblées et des stratégies thérapeutiques dans les essais cliniques.
a. Différentes sources de cellules impliquées et leurs proportions dans les essais cliniques en cours et terminés. b. Maladies ciblées et traitements correspondants dans des essais cliniques en cours et terminés.
CPR : cellules progénitrices de la rétine; CS-MO : cellules souches issues de moelle osseuse; CS-SNC : cellules souches issues du système nerveux central; CSM-TO : cellules souches mésenchymateuses issues du tissu ombilical; EP-CSE : cellules de l'épithélium pigmentaire issues de cellules souches embryonnaires; EP-iPSC : cellules de l'épithélium pigmentaire issues de cellules pluripotentes induites.
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Incertitudes actuelles et défis futurs
Actuellement, il n'existe pas de directives standardisées sur l'application clinique de la thérapie cellulaire rétinienne. Les différences de dosage, de concentration cellulaire, de vitesse d'injection et de site d'injection, ainsi que la diversité des outils et l'expertise du chirurgien introduisent une variabilité dans la technique de transplantation [130]. Les modèles animaux utilisés dans les études précliniques présentent des différences significatives avec l'homme, notamment la taille des yeux; l'expérience des modèles animaux a donc une valeur instructive limitée [ 83].
Délai d'intervention
Les stratégies de remplacement de l'épithélium pigmentaire visent à soutenir la rétine hôte en remplaçant les cellules endommagées (à la différence des stratégies de préservation cellulaire qui visent à promouvoir la régénération de nouveaux photorécepteurs ou d'autres cellules rétiniennes); ainsi, les patients éligibles à une stratégie de remplacement cellulaire doivent avoir un pool de photorécepteurs survivants viables et fonctionnels au moment de l'application du traitement [ 130 , 161]. En effet, d'un point de vue physiopathologique, la dégénérescence de l'épithélium pigmentaire précède généralement celle des photorécepteurs [ 162]. De même, la transplantation de cellules d'épithélium pigmentaire devra tenir compte de l'état de la choriocapillaire sous-jacente [ 163]. Par ailleurs, la chronologie des stratégies de remplacement devra être adaptée au tissu résiduel; en effet, une transplantation prématurée pourrait exposer à des difficultés d'intégration et de fonctionnement des cellules du donneur [130].
Les stratégies de préservation cellulaire visent à soutenir la survie et la fonction des photorécepteurs restants en favorisant un environnement neuroprotecteur; ainsi, comme pour la transplantation de l'épithélium pigmentaire, la chronologie du traitement doit être guidée par le nombre de photorécepteurs restants afin d'espérer une restauration visuelle [82 , 130].
Dans ces deux stratégies, l'intervention précoce est probablement la clé pour obtenir l'effet thérapeutique maximal. Cependant, ce délai est variable, et dépendant de la maladie causale et du patient. De plus, les patients recrutés dans les essais actuels sont généralement à des stades avancés, tronquant ainsi l'évaluation de l'effet thérapeutique qu'il serait possible d'observer à un stade plus précoce. Des essais cliniques de plus grande envergure portant sur un plus grand nombre de maladies et à des stades différents sont nécessaires pour identifier la fenêtre thérapeutique idéale [ 84].
Site de transplantation
Les cellules de l'épithélium pigmentaire ont des capacités de migration limitées; ainsi, dans les maladies affectant la macula, le site de traitement idéal doit être proche de la fovéa [164]. Cependant, une telle procédure présente un risque élevé de compromettre la vision centrale en raison des dommages possibles induits par la chirurgie [ 130]. Pour les cellules dotées de capacités migratoires, comme les cellules souches provenant de la moelle osseuse, l'injection extrafovéale est possible; en revanche, la distance que ces cellules peuvent parcourir dans les yeux humains malades reste inconnue [86 , 165 , 166]. Des études supplémentaires sur des modèles animaux plus grands, tels que les porcs, pourraient fournir davantage d'informations pour les patients [ 150].
Dans les maladies affectant des zones plus étendues de la rétine, comme l'atrophie géographique secondaire à la DMLA, ou les rétinites pigmentaires, plusieurs transplantations sur des sites différents peuvent être nécessaires [ 130]. Le développement d'un régime thérapeutique personnalisé devra être l'objectif des études futures.
Évaluation des résultats
Dans les essais de thérapie cellulaire, les méthodes fréquemment utilisées pour évaluer les changements structurels de la rétine comprennent l'examen à la lampe à fente, l'examen du fond de l'œil, la photographie du fond de l'œil, la tomographie par cohérence optique, l'imagerie en autofluorescence et l'angiographie à la fluorescéine. L'évaluation de la fonctionnalité de la rétine repose sur la mesure de l'acuité visuelle (échelles Snellen et ETDRS), l'examen du champ visuel, l'ERG, l'électro-oculographie (EOG), les tests de fixation et de sensibilité au contraste [ 85 , 89 , 90 , 154-155-156].
Plusieurs limites affectent ces évaluations, en particulier la mesure de l'acuité visuelle qui est un paramètre généralement accepté dans les études cliniques. La sensibilité de l'acuité visuelle pour détecter les effets positifs du traitement peut être diminuée par une période de suivi courte. En effet, la plupart des maladies concernées par ces essais évoluent lentement. Des périodes de suivi prolongé sont ainsi nécessaires pour une évaluation objective [82]. Par ailleurs, plusieurs études visent à établir des corrélations structure-fonction après traitement. Cependant, ces évaluations nécessitent l'utilisation de techniques d'imagerie multimodale complexes, à plus haute résolution, reflétant in vivo l'activité cellulaire [86 , 91 , 153].
Effets indésirables associés à la transplantation
Des effets indésirables liés à la transplantation de cellules souches ont été rapportés dans plusieurs études cliniques et précliniques. Par exemple, dans un modèle de neuropathie optique ischémique antérieure chez le rat, la transplantation intravitréenne de cellules souches mésenchymateuses a induit des dommages rétiniens et une inflammation sévère, associée à une infiltration de macrophages [ 167]. Dans un modèle de rétinite pigmentaire chez la souris, la transplantation sous-rétinienne de précurseurs de photorécepteurs dérivés d'iPSC a permis d'améliorer les scores de comportement visuel. Cependant, une réponse lumineuse « non conventionnelle» a été observée après la transplantation en raison de la formation de nouvelles synapses entre les cônes et les cellules ganglionnaires [168].
Plusieurs essais cliniques ont signalé des effets indésirables à type de décollement de rétine et de perte de vision à la suite de transplantations de cellules souches mésenchymateuses [169 , 170] ou de cellules souches embryonnaires humaines chez des patients atteints de DMLA [ 89 , 171], de glaucome [172] et de rétinite pigmentaire [173].
Réduction des effets indésirables associés à la transplantation
La réaction immunitaire induite par la transplantation a des conséquences négatives sur l'intégration du tissu donneur [ 83]. Dans les études cliniques portant sur des cellules non autologues, un traitement immunosuppresseur était appliqué en péri-opératoire pendant environ 13 semaines [ 85 , 89 , 101 , 174]. Outre la transplantation de cellules allogènes, les autres facteurs induisant une inflammation locale comprennent les procédures chirurgicales qui peuvent endommager la structure des tissus hôtes, et les défauts de biocompatibilité résultant de l'utilisation de biomatériaux [83]. Une méthode potentielle pour réduire la réaction immunitaire induite est la diminution de l'expression des antigènes du CMH-II situés à la surface des cellules du donneur [83]. Une autre méthode consisterait à sélectionner les cellules du donneur les mieux adaptées à chaque receveur, ce qui dépendrait fortement de la création de banques de cellules souches humaines [ 161].
Optimisation des techniques de reprogrammation
Un des obstacles majeurs à l'utilisation des cellules souches est la difficulté à maîtriser les techniques d'isolement, de culture, de reprogrammation et de différenciation cellulaires. Quel que soit le type de cellule, aucune méthode ne permet d'obtenir une reprogrammation ou une différenciation totalement efficace [ 130]. Par conséquent, une période prolongée de culture cellulaire est nécessaire pour générer suffisamment de cellules éligibles aux tests précliniques et à une éventuelle transplantation [130]. L'identification et l'isolement précis des cellules différenciées du pool cellulaire sont également essentiels; en effet, la transplantation d'un mélange de cellules différenciées et indifférenciées expose à un risque de tératome [ 99].
Améliorer les performances des cellules souches
Deux stratégies permettraient d'optimiser les performances des thérapies cellulaires : l'amélioration des caractéristiques des cellules du donneur et la promotion d'un micro-environnement favorable chez l'hôte.
Chez l'hôte, des lésions préexistantes de la membrane de Bruch limitent l'adhésion, la survie, la différenciation et le fonctionnement des cellules d'épithélium pigmentaire greffées [175 , 176]. Pour améliorer l'intégration des cellules du donneur, la transplantation d'épithélium pigmentaire sous forme d'une monocouche est une option [177], mais cette procédure comporte un risque de complications résultant de procédures chirurgicales lourdes et d'une éventuelle mauvaise biocompatibilité [83 , 130]. Avec l'exploration de nouvelles techniques chirurgicales, ce risque sera probablement réduit à l'avenir. Une autre approche consiste à moduler les intégrines des cellules d'épithélium pigmentaire greffées [178].
Les cellules autologues sont aussi porteuses des mutations liées à la maladie traitée. Chez un patient qui a reçu une greffe de cellules dérivées d'iPSC, aucun effet indésirable lié à la mutation génétique n'a été observé après 4 ans [179], mais la sécurité et les effets à plus long terme doivent encore être déterminés. La correction des gènes pathogènes est réalisable, mais la technologie à mettre en œuvre n'est peut-être pas encore disponible pour une pratique clinique à grande échelle. Des techniques d'édition de gènes plus efficaces et plus économiques pourraient être nécessaires.
La modification préclinique des gènes est un moyen possible d'augmenter la production cellulaire de facteurs neurotrophiques ou d'induire la biosynthèse d'autres types de facteurs trophiques [83 , 86]. En combinant les avantages de différents facteurs et/ou cellules, une stratégie thérapeutique faisant appel à plusieurs voies d'administration et à plusieurs types cellulaires peut également être considérée. Par exemple, les cellules souches mésenchymateuses comportant un gène de l'érythropoïétine modifié présentent un effet de préservation accrue dans les modèles de rat [ 180], et l'introduction d'érythropoïétine avant la transplantation améliore la survie et l'efficacité des cellules du donneur in vivo [ 181 , 182]. Un autre exemple est l'utilisation des cellules souches mésenchymateuses comme facteurs immunorégulateurs. L'amélioration des effets thérapeutiques pourrait résulter de l'administration combinée de cellules souches mésenchymateuses et de cellules thérapeutiques par voie sous-rétinienne [130 , 183 , 184].
Optimiser les techniques de délivrance
Une particularité spécifique à la transplantation de cellules d'épithélium pigmentaire est l'utilisation ou non d'une membrane de support. Certains rapports ont suggéré que l'emploi d'une membrane de support améliorait la polarisation, la maturation, la stabilité et la survie des cellules d'épithélium pigmentaire après leur transplantation [109 , 177]. La faisabilité, la sécurité et la fonctionnalité de la transplantation sous-rétinienne d'une membrane de cellules d'épithélium pigmentaire dérivées de cellules souches embryonnaires humaines ont été confirmées par des études précliniques chez l'animal [89 , 185 , 186]. D'un point de vue chirurgical, l'application d'un patch réduit la possibilité de perte cellulaire et de dissémination dans le vitré [89]. Par opposition, l'injection de suspensions cellulaires expose à des risques de reflux dans la cavité vitréenne, de lésions cellulaires par cisaillement à travers la canule, ou encore de défaut d'intégration et d'organisation [187]. Cependant, l'application d'un patch dans l'espace sous-rétinien nécessite une rétinotomie plus large et des techniques chirurgicales plus complexes que l'injection sous-rétinienne [89 , 154]. Le risque de rupture de la barrière hématorétinienne de l'hôte et l'exposition des cellules du donneur au système immunitaire de l'hôte augmentent le risque d'inflammation et de rejet [83].
Concernant l'administration de cellules thérapeutiques dans les stratégies de préservation, plusieurs voies ont été explorées, incluant les injections sous-rétinienne, intravitréenne, péribulbaire et intraveineuse. L'injection sous-rétinienne permet un contact direct entre l'hôte et les cellules thérapeutiques, mais la procédure d'injection peut endommager les structures de la rétine. L'administration intravitréenne réduit cette possibilité, mais la membrane limitante interne peut entraver la migration des cellules du donneur [188]. La formation d'amas cellulaires dans le vitré s'est produite dans certains cas d'injection intravitréenne de cellules souches mésenchymateuses [189]. Des effets thérapeutiques moins importants et plus courts qu'après une injection sous-rétinienne ont également été observés [86]. L'injection péri-oculaire n'a pas encore été réalisée dans le cadre d'essais enregistrés, mais elle a été effectuée dans le cadre de certains traitements non réglementés par cellules souches rétiniennes. Dans ces études, une occlusion de l'artère centrale de la rétine s'est produite après l'injection péribulbaire de cellules souches mésenchymateuses dérivées de moelle osseuse [190 , 191]. Dans les modèles animaux, divers effets neurotrophiques ont été identifiés après l'administration systémique de cellules souches [ 192 , 193], mais les résultats chez l'homme semblent plus limités [ 130]. En effet, les cellules souches mésenchymateuses injectées par voie veineuse sont séquestrés par les capillaires pulmonaires [ 194]; par conséquent, l'administration locale peut être préférée pour ce type de cellules.
Remplacement de la neurorétine
Le remplacement de la neurorétine malade est un traitement plus direct que les thérapies actuelles et pourrait inverser la progression de la maladie. Cependant, deux problèmes fondamentaux doivent être résolus avant que cette technique puisse être évaluée chez l'homme : l'obtention d'une production adéquate de cellules à greffer et l'intégration de la greffe dans le circuit neuronal de la rétine hôte. Le premier problème pourrait bénéficier de la génération de tissus rétiniens tridimensionnels à partir d'iPSC [105 , 195 , 196]. En ce qui concerne le second problème, bien que la formation de synapses entre les photorécepteurs greffés et les cellules bipolaires de l'hôte ait été observée [ 197], une compréhension plus claire du mécanisme de connexion entre les cellules du donneur et de l'hôte est nécessaire. Avec la découverte remarquable du transfert de matériel cytoplasmique entre les photorécepteurs du donneur et de l'hôte, une nouvelle analyse des résultats des études précédentes est nécessaire [198-199-200].
Pour remédier à la perte de cellules ganglionnaires dans le glaucome, la neuroprotection pourrait être une approche efficace. La mort des cellules ganglionnaires est fortement liée à l'altération du support neurotrophique et, bien que la génération de cellules ganglionnaires à partir d'iPSC ait été techniquement possible, des cellules ganglionnaires transplantables de qualité clinique n'ont pas encore été obtenues [ 138 , 192 , 201 , 202]. Plus récemment, on a découvert que la modulation de la voie mTOR, une voie intracellulaire de détection des nutriments, facilite la régénération des axones des cellules ganglionnaires humaines, ce qui suggère une nouvelle voie thérapeutique potentielle pour l'autoréparation des cellules ganglionnaires rétiniennes [203].
Une présentation du prélèvement des cellules souches, aux études précliniques et cliniques est fournie dans la fig. 35-5
Fig. 35-5
Cellules souches – du prélèvement, aux études précliniques et cliniques.
CD-34 + : cellules souches hématopoïétiques; CNE : couche nucléaire externe; CSE : cellules souches embryonnaires; CSM : cellules souches mésenchymateuses; iPSC : cellules pluripotentes induites.
Source : Cyrille Martinet. D'après Sharma A, Jaganathan BG. Stem cell therapy for retinal degeneration : the evidence to date. Biologics 2021; 15 : 299-306.
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Conclusion
Compte tenu des résultats positifs obtenus dans les études précliniques et cliniques, la thérapie par cellules souches reste une option prometteuse pour le traitement des pathologies rétiniennes dégénératives. En plus de la transplantation de cellules souches et de leurs dérivés, les options thérapeutiques futures incluront la cotransplantation de plusieurs types cellulaires pour optimiser l'efficacité clinique. De plus, les cellules souches pourront être modifiées pour surexprimer des facteurs rétinotrophiques. Le développement de nouveaux supports biocompatibles pour la culture et la transplantation des cellules souches et de leurs dérivés pourrait améliorer les bénéfices cliniques.
Pour l'instant, il n'y a pas de consensus sur la voie d'administration, la méthode d'évaluation des résultats, la source des cellules souches et l'effet à long terme des transplantations. Des banques de cellules souches chargées d'évaluer leur qualité biothérapeutique pourront se développer pour surmonter l'hétérogénéité liée aux donneurs et à la culture. De plus, des conditions de production standardisées doivent être établies pour l'expansion des cellules souches afin d'éviter les variations dues aux conditions de culture et au vieillissement in vitro. Les données actuelles concernant la sécurité à long terme et la possibilité de formation de tumeurs après transplantation devront aussi être étayées.
Bibliographie
Les références peuvent être consultées en ligne à l’adresse suivante : http://www.em-consulte.com/e-complement/477020 .
Bibliographie
35.1. Thérapies cellulaires pour les pathologies du segment antérieur
[1]
Deng SX, Borderie V, Chan CC, et al. Global consensus on the definition, classification, diagnosis and staging of limbal stem cell deficiency. Cornea 2019 ; 38 : 364-75.
[2]
Pellegrini G, Traverso CE, Franzi AT, et al. Long-term restoration of damaged corneal surfaces with autologous cultivated corneal epithelium. Lancet 1997 ; 349 : 990-3.
[3]
Tsai RJ, Li LM, Chen JK. Reconstruction of damaged corneas by transplantation of autologous limbal epithelial cells. N Engl J Med 2000 ; 343 : 86-93.
[4]
Schwab IR. Cultured corneal epithelia for ocular surface disease. Trans Am Ophthalmol Soc 1999 ; 97 : 891-986.
[5]
Rama P, Matuska S, Paganoni G, et al. Limbal stem-cell therapy and long-term corneal regeneration. N Engl J Med 2010 ; 363 : 147-55.
[6]
Bobba S, Chow S, Watson S, Di Girolamo N. Clinical outcomes of xeno-free expansion and transplantation of autologous ocular surface epithelial stem cells via contact lens delivery : a prospective case series. Stem Cell Res Ther 2015 ; 6 : 23-15.
[7]
Sangwan VS, Basu S, Vemuganti GK, et al. Clinical outcomes of xeno-free autologous cultivated limbal epithelial transplantation : a 10-year study. Br J Ophthalmol 2011 ; 95 : 1525-9.
[8]
Ghoubay-Benallaoua D, Basli E, Goldschmidt P, et al. Human epithelial cell cultures from superficial limbal explants. Mol Vis 2011 ; 17 : 341-54.
[9]
Ghoubay-Benallaoua D, Sandali O, Goldschmidt P, Borderie V. Kinetics of expansion of human limbal epithelial progenitors in primary culture of explants with no feeders. PLoS One 2013 ; 8(12) : e81965.
[10]
Schwab IR, Reyes M, Isseroff RR. Successful transplantation of bioengineered tissue replacements in patients with ocular surface disease. Cornea 2000 ; 19 : 421-6.
[11]
Borderie VM, Ghoubay D, Georgeon C, et al. Long-term results of cultured limbal stem cell versus limbal tissue transplantation in stage 3 limbal deficiency. Stem Cells Transl Med 2019 ; 8 : 1230-41.
[12]
Rama P, Bonini S, Lambiase A, et al. Autologous fibrin-cultured limbal stem cells permanently restore the corneal surface of patients with total limbal stem cell deficiency. Transplantation 2001 ; 72 : 1478-85.
[13]
Sangwan VS, Vemuganti GK, Singh S, Balasubramanian D. Successful reconstruction of damaged ocular outer surface in humans using limbal and conjuctival stem cell culture methods. Biosci Rep 2003 ; 23 : 169-74.
[14]
Sangwan VS, Matalia HP, Vemuganti GK, et al. Clinical outcome of autologous cultivated limbal epithelium transplantation. Indian J Ophthalmol 2006 ; 54 : 29-34.
[15]
De Luca M, Pellegrini G, Green H. Regeneration of squamous epithelia from stem cells of cultured grafts. Regen Med 2006 ; 1 : 45-57.
[16]
Meller D, Pauklin M, Westekemper H, Steuhl KP. Autologous transplantation of cultivated limbal epithelium. Ophthalmologe 2010 ; 107 : 1133-8.
[17]
Baradaran-Rafii A, Javadi MA, Rezaei Kanavi M, et al. Limbal stem cell deficiency in chronic and delayed-onset mustard gas keratopathy. Ophthalmology 2010 ; 117 : 246-52.
[18]
Kolli S, Ahmad S, Lako M, Figueiredo F. Successful clinical implementation of corneal epithelial stem cell therapy for treatment of unilateral limbal stem cell deficiency. Stem Cells 2010 ; 28 : 597-610.
[19]
Pellegrini G, Rama P, Matuska S, et al. Biological parameters determining the clinical outcome of autologous cultures of limbal stem cells. Regen Med 2013 ; 8 : 553-67.
[20]
Corradini F, Venturi B, Pellegrini G, et al. Methods for characterization/manipulation of human corneal stem cells and their applications in regenerative medicine. Methods Mol Biol 2012 ; 916 : 357-72.
[21]
Sangwan VS, Basu S, MacNeil S, Balasubramanian D. Simple limbal epithelial transplantation (SLET) : a novel surgical technique for the treatment of unilateral limbal stem cell deficiency. Br J Ophthalmol 2012 ; 96 : 931-4.
[22]
Basu S, Sureka SP, Shanbhag SS, et al. Simple limbal epithelial transplantation : long-term clinical outcomes in 125 cases of unilateral chronic ocular surface burns. Ophthalmology 2016 ; 123 : 1000-10.
[23]
Prabhasawat P, Chirapapaisan C, Ngowyutagon P, et al. Efficacy and outcome of simple limbal epithelial transplantation for limbal stem cell deficiency verified by epithelial phenotypes integrated with clinical evaluation. Ocul Surf 2021 ; 22 : 27-37.
[24]
Thokala P, Singh A, Singh VK, et al. Economic, clinical and social impact of simple limbal epithelial transplantation for limbal stem cell deficiency. Br J Ophthalmol 2022 ; 106(7) : 923-8.
[25]
Eslani M, Haq Z, Movahedan A, et al. Late acute rejection after allograft limbal stem cell transplantation : evidence for long-term donor survival. Cornea 2017 ; 36 : 26-31.
[26]
Daya SM, Watson A, Sharpe JR, et al. Outcomes and DNA analysis of ex vivo expanded stem cell allograft for ocular surface reconstruction. Ophthalmology 2005 ; 112 : 470-7.
[27]
Campbell JDM, Ahmad S, Agrawal A, et al. Allogeneic ex vivo expanded corneal epithelial stem cell transplantation : a randomized controlled clinical trial. Stem Cells Transl Med 2019 ; 8 : 323-31.
[28]
Koizumi N, Inatomi T, Suzuki T, et al. Cultivated corneal epithelial stem cell transplantation in ocular surface disorders. Ophthalmology 2001 ; 108 : 1569-74.
[29]
Shimazaki J, Aiba M, Goto E, et al. Transplantation of human limbal epithelium cultivated on amniotic membrane for the treatment of severe ocular surface disorders. Ophthalmology 2002 ; 109 : 1285-90.
[30]
Daya SM, Watson A, Sharpe JR, et al. Outcomes and DNA analysis of ex vivo expanded stem cell allograft for ocular surface reconstruction. Ophthalmology 2005 ; 112 : 470-7.
[31]
Nakamura T, Inatomi T, Sotozono C, et al. Transplantation of autologous serum-derived cultivated corneal epithelial equivalents for the treatment of severe ocular surface disease. Ophthalmology 2006 ; 113 : 1765-72.
[32]
Shortt AJ, Secker GA, Rajan MS, et al. Ex vivo expansion and transplantation of limbal epithelial stem cells. Ophthalmology 2008 ; 115 : 1989-97.
[33]
Pauklin M, Steuhl KP, Meller D. Characterization of the corneal surface in limbal stem cell deficiency and after transplantation of cultivated limbal epithelium. Ophthalmology 2009 ; 116 : 1048-56.
[34]
Basu S, Fernandez MM, Das S, et al. Clinical outcomes of xeno-free allogeneic cultivated limbal epithelial transplantation for bilateral limbal stem cell deficiency. Br J Ophthalmol 2012 ; 96 : 1504-9.
[35]
Sandali O, Gaujoux T, Goldschmidt P, et al. Infectious keratitis in severe limbal stem cell deficiency. Ocul Immunol Inflamm 2012 ; 20 : 182-9.
[36]
Cheung AY, Sarnicola E, Eslani M, et al. Infectious keratitis after ocular surface stem cell transplantation. Cornea 2018 ; 37 : 1395-9.
[37]
Koizumi N, Inatomi T, Suzuki T, et al. Cultivated corneal epithelial stem cell transplantation in ocular surface disorders. Ophthalmology 2001 ; 108 : 1569-74.
[38]
Shimazaki J, Aiba M, Goto E, et al. Transplantation of human limbal epithelium cultivated on amniotic membrane for the treatment of severe ocular surface disorders. Ophthalmology 2002 ; 109 : 1285-90.
[39]
Shortt AJ, Secker GA, Rajan MS, et al. Ex vivo expansion and transplantation of limbal epithelial stem cells. Ophthalmology 2008 ; 115 : 1989-97.
[40]
Shortt AJ, Bunce C, Levis HJ, et al. Three-year outcomes of cultured limbal epithelial allografts in aniridia and Stevens-Johnson syndrome evaluated using the clinical outcome assessment in surgical trials assessment tool. Stem Cells Transl Med 2014 ; 3 : 265-75.
[41]
Huang T, Wang Y, Zhang H, et al. Limbal allografting from living-related donors to treat partial limbal deficiency secondary to ocular chemical burns. Arch Ophthalmol 2011 ; 129 : 1267-73.
[42]
Holland EJ, Mogilishetty G, Skeens HM, et al. Systemic immunosuppression in ocular surface stem cell transplantation : results of a 10-year experience. Cornea 2012 ; 31 : 655-61.
[43]
Qi X, Xie L, Cheng J, Zhai H, et al. Characteristics of immune rejection after allogeneic cultivated limbal epithelial transplantation. Ophthalmology 2013 ; 120 : 931-6.
[44]
Ang AY, Chan CC, Biber JM, Holland EJ. Ocular surface stem cell transplantation rejection : incidence, characteristics, and outcomes. Cornea 2013 ; 32 : 229-36.
[45]
Banayan N, Georgeon C, Grieve K, et al. Spectral domain optical coherence tomography in limbal stem cell deficiency. A case control study. Am J Ophthalmol 2018 ; 190 : 179-90.
[46]
Liu J, Sheha H, Fu Y, et al. Oral mucosal graft with amniotic membrane transplantation for total limbal stem cell deficiency. Am J Ophthalmol 2011 ; 152 : 739-47.
[47]
Nakamura T, Inatomi T, Sotozono C, et al. Transplantation of cultivated autologous oral mucosal epithelial cells in patients with severe ocular surface disorders. Br J Ophthalmol 2004 ; 88 : 1280-4.
[48]
Nakamura T, Takeda K, Inatomi T, et al. Long-term results of autologous cultivated oral mucosal epithelial transplantation in the scar phase of severe ocular surface disorders. Br J Ophthalmol 2011 ; 95 : 942-6.
[49]
Hirayama M, Satake Y, Higa K, et al. Transplantation of cultivated oral mucosal epithelium prepared in fibrin-coated culture dishes. Invest Ophthalmol Vis Sci 2012 ; 53 : 1602-9.
[50]
Tan DT, Ang LP, Beuerman RW. Reconstruction of the ocular surface by transplantation of a serum-free derived cultivated conjunctival epithelial equivalent. Transplantation 2004 ; 77 : 1729-34.
[51]
Ricardo JR, Cristovam PC, Filho PA, et al. Transplantation of conjunctival epithelial cells cultivated ex vivo in patients with total limbal stem cell deficiency. Cornea 2013 ; 32 : 221-8.
[52]
Calonge M, Perez I, Galindo S, et al. A proof-of-concept clinical trial using mesenchymal stem cells for the treatment of corneal epithelial stem cell deficiency. Transl Res 2018 ; 206 : 18-5244.
[53]
Joyce NC. Cell cycle status in human corneal endothelium. Exp Eye Res 2005 ; 81 : 629-38.
[54]
He Z, Campolmi N, Gain P, et al. Revisited microanatomy of the corneal endothelial periphery : new evidence for continuous centripetal migration of endothelial cells in humans. Stem Cells 2012 ; 30 : 2523-34.
[55]
Engelmann K, Bednarz J, Valtink M. Prospects for endothelial transplantation. Exp Eye Res 2004 ; 78 : 573-8.
[56]
Engelmann K, Böhnke M, Friedl P. Isolation and long-term cultivation of human corneal endothelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 1988 ; 29 : 1656-62.
[57]
Okumura N, Kakutani K, Numata R, et al. Laminin-511 and -521 enable efficient in vitro expansion of human corneal endothelial cells. Invest Ophthalmol Vis Sci 2015 ; 56 : 2933-42.
[58]
Palchesko RN, Funderburgh JL, Feinberg AW. Engineered basement membranes for regenerating the corneal endothelium. Adv Healthc Mater 2016 ; 5 : 2942-50.
[59]
Bartakova A, Kuzmenko O, Alvarez-Delfin K, et al. A cell culture approach to optimized human corneal endothelial cell function. Invest Ophthalmol Vis Sci 2018 ; 59 : 1617-29.
[60]
Zhu YT, Tighe S, Chen SL, et al. Engineering of human corneal endothelial grafts. Curr Ophthalmol Rep 2015 ; 3 : 207-7.
[61]
Okumura N, Kusakabe A, Hirano H, et al. Density-gradient centrifugation enables the purification of cultured corneal endothelial cells for cell therapy by eliminating senescent cells. Sci Rep 2015 ; 5 : 15005-5.
[62]
Kinoshita S, Koizumi N, Ueno M, et al. Injection of cultured cells with a ROCK inhibitor for bullous keratopathy. N Engl J Med 2018 ; 378 : 995-1003.
[63]
Numa K, Imai K, Ueno M, et al. Five-year follow-up of first 11 patients undergoing injection of cultured corneal endothelial cells for corneal endothelial failure. Ophthalmology 2021 ; 128 : 504-14.
[64]
Okumura N, Kinoshita S, Koizumi N. The role of Rho kinase inhibitors in corneal endothelial dysfunction. Curr Pharm Des 2017 ; 23 : 660-6.
[65]
Okumura N, Koizumi N, Ueno M, et al. ROCK inhibitor converts corneal endothelial cells into a phenotype capable of regenerating in vivo endothelial tissue. Am J Pathol 2012 ; 181 : 268-77.
[66]
Bostan C, Theriault M, Forget KJ, et al. In vivo functionality of a corneal endothelium transplanted by cell-injection therapy in a feline model. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57 : 1620-34.
[67]
Soh YQ, Peh G, George BL, et al. Predicative factors for corneal endothelial cell migration. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57 : 338-48.
[68]
Okumura N, Fujii K, Kagami T, et al. Activation of the Rho/Rho kinase signaling pathway is involved in cell death of corneal endothelium. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57 : 6843-51.
[69]
Pipparelli A, Arsenijevic Y, Thuret G, et al. ROCK inhibitor enhances adhesion and wound healing of human corneal endothelial cells. PLoS One 2013 ; 8(4) : e62095.
[70]
Okumura N, Okazaki Y, Inoue R, et al. Effect of the Rho-associated kinase inhibitor eye drop (ripasudil) on corneal endothelial wound healing. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57 : 1284-92.
[71]
Okumura N, Koizumi N, Kay EP, et al. The ROCK inhibitor eye drop accelerates corneal endothelium wound healing. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013 ; 54 : 2493-502.
[72]
Du Y, Funderburgh ML, Mann MM, et al. Multipotent stem cells in human corneal stroma. Stem Cells 2005 ; 23 : 1266-75.
[73]
Ghoubay-Benallaoua D, de Sousa C, Martos R, et al. Easy xeno-free and feeder-free method for isolating and growing limbal stromal and epithelial stem cells of the human cornea. PLoS One 2017 ; 12 : e0188398.
[74]
Hertsenberg AJ, Shojaati G, Funderburgh ML, et al. Corneal stromal stem cells reduce corneal scarring by mediating neutrophil infiltration after wounding. PLoS One 2017 ; 12 : e0171712.
[75]
Du Y, Carlson EC, Funderburgh ML, et al. Stem cell therapy restores transparency to defective murine corneas. Stem Cells 2009 ; 27 : 1635-42.
[76]
Wu J, Du Y, Mann MM, et al. Corneal stromal stem cells versus corneal fibroblasts in generating structurally appropriate corneal stromal tissue. Exp Eye Res 2014 ; 120 : 71-81.
[77]
Du Y, Sundarraj N, Funderburgh ML, et al. Secretion and organization of a cornea-like tissue in vitro by stem cells from human corneal stroma. Invest Ophthalmol Vis Sci 2007 ; 48 : 5038-45.
[78]
Syed-Picard FN, Du Y, Hertsenberg AJ, et al. Scaffold-free tissue engineering of functional corneal stromal tissue. J Tissue Eng Regen Med 2018 ; 12 : 59-69.
[79]
Funderburgh JL, Funderburgh ML, Du Y. Stem cells in the limbal stroma. Ocul Surf 2016 ; 14 : 113-20.
[80]
Basu S, Hertsenberg AJ, Funderburgh ML, et al. Human limbal biopsy-derived stromal stem cells prevent corneal scarring. Sci Transl Med 2014 ; 6 : 266ra172.
[81]
Ghoubay D, Borderie M, Grieve K, et al. Corneal stromal stem cells restore transparency after N2-injury in mice. Stem Cells Transl Med 2020 ; 9 : 917-35.
35.2. Thérapie cellulaire dans les maladies rétiniennes
[82]
Singh MS, Park SS, Albini TA, et al. Retinal stem cell transplantation : balancing safety and potential. Prog Retin Eye Res 2020 ; 75 : 100779.
[83]
Nazari H, Zhang L, Zhu D, et al. Stem cell based therapies for age-related macular degeneration : The promises and the challenges. Prog Retin Eye Res 2015 ; 48 : 1-39.
[84]
Dias MF, Joo K, Kemp JA, et al. Molecular genetics and emerging therapies for retinitis pigmentosa : Basic research and clinical perspectives. Prog Retin Eye Res 2018 ; 63 : 107-31.
[85]
Mehat MS, Sundaram V, Ripamonti C, et al. Transplantation of human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells in macular degeneration. Ophthalmology 2018 ; 125(11) : 1765-75.
[86]
Park SS, Moisseiev E, Bauer G, et al. Advances in bone marrow stem cell therapy for retinal dysfunction. Prog Retin Eye Res 2017 ; 56 : 148-65.
[87]
Foltz LP, Clegg DO. Patient-derived induced pluripotent stem cells for modelling genetic retinal dystrophies. Prog Retin Eye Res 2019 ; 68 : 54-66.
[88]
Zarbin M, Sugino I, Townes-Anderson E. Concise review : update on retinal pigment epithelium transplantation for age-related macular degeneration. Stem Cells Transl Med 2019 ; 8(5) : 466-77.
[89]
da Cruz L, Fynes K, Georgiadis O, et al. Phase 1 clinical study of an embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium patch in age-related macular degeneration. Nat Biotechnol 2018 ; 36(4) : 328-37.
[90]
Mandai M, Watanabe A, Kurimoto Y, et al. Autologous induced stem-cell-derived retinal cells for macular degeneration. N Engl J Med 2017 ; 376(11) : 1038-46.
[91]
Schwartz SD, Tan G, Hosseini H, Nagiel A. Subretinal transplantation of embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium for the treatment of macular degeneration : an assessment at 4 years. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57(5) : ORSFc1-9.
[92]
Osakada F, Ikeda H, Sasai Y, Takahashi M. Stepwise differentiation of pluripotent stem cells into retinal cells. Nat Protoc 2009 ; 4(6) : 811-24.
[93]
Mazzilli JL, Snook JD, Simmons K, et al. A preclinical safety study of human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells for macular degeneration. J Ocul Pharmacol Ther 2020 ; 36(1) : 65-9.
[94]
Petrus-Reurer S, Kumar P, Padrell Sánchez S, et al. Preclinical safety studies of human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells for the treatment of age-related macular degeneration. Stem Cells Transl Med 2020 ; 9(8) : 936-53.
[95]
Wang ST, Chen LL, Zhang P, et al. Transplantation of retinal progenitor cells from optic cup-like structures differentiated from human embryonic stem cells in vitro and in vivo generation of retinal ganglion-like cells. Stem Cells Dev 2019 ; 28(4) : 258-67.
[96]
Aboualizadeh E, Phillips MJ, McGregor JE, et al. Imaging transplanted photoreceptors in living nonhuman primates with single-cell resolution. Stem Cell Reports 2020 ; 15(2) : 482-97.
[97]
Drukker M, Katz G, Urbach A, et al. Characterization of the expression of MHC proteins in human embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A 2002 ; 99(15) : 9864-9.
[98]
Sperger JM, Chen X, Draper JS, et al. Gene expression patterns in human embryonic stem cells and human pluripotent germ cell tumors. Proc Natl Acad Sci U S A 2003 ; 100(23) : 13350-5.
[99]
Arnhold S, Klein H, Semkova I, et al. Neurally selected embryonic stem cells induce tumor formation after long-term survival following engraftment into the subretinal space. Invest Ophthalmol Vis Sci 2004 ; 45(12) : 4251-5.
[100]
Peterson SE, Loring JF. Genomic instability in pluripotent stem cells : implications for clinical applications. J Biol Chem 2014 ; 289(8) : 4578-84.
[101]
Schwartz SD, Hubschman JP, Heilwell G, et al. Embryonic stem cell trials for macular degeneration : a preliminary report. Lancet 2012 ; 379(9817) : 713-20.
[102]
Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 2007 ; 131(5) : 861-72.
[103]
Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006 ; 126(4) : 663-76.
[104]
Yu J, Vodyanik MA, Smuga-Otto K, et al. Induced pluripotent stem cell lines derived from human somatic cells. Science 2007 ; 318(5858) : 1917-20.
[105]
Zhong X, Gutierrez C, Xue T, et al. Generation of three-dimensional retinal tissue with functional photoreceptors from human iPSCs. Nat Commun 2014 ; 5 : 4047.
[106]
Kaji K, Norrby K, Paca A, et al. Virus-free induction of pluripotency and subsequent excision of reprogramming factors. Nature 2009 ; 458(7239) : 771-5.
[107]
Zhou H, Wu S, Joo JY, et al. Generation of induced pluripotent stem cells using recombinant proteins. Cell Stem Cell 2009 ; 4(5) : 381-4.
[108]
Warren L, Manos PD, Ahfeldt T, et al. Highly efficient reprogramming to pluripotency and directed differentiation of human cells with synthetic modified mRNA. Cell Stem Cell 2010 ; 7(5) : 618-30.
[109]
Kamao H, Mandai M, Okamoto S, et al. Characterization of human induced pluripotent stem cell-derived retinal pigment epithelium cell sheets aiming for clinical application. Stem Cell Reports 2014 ; 2(2) : 205-18.
[110]
Kokkinaki M, Sahibzada N, Golestaneh N. Human iPS-derived retinal pigment epithelium (RPE) cells exhibit ion transport, membrane potential, polarized VEGF secretion and gene expression pattern similar to native RPE. Stem Cells 2011 ; 29(5) : 825-35.
[111]
Phillips MJ, Wallace KA, Dickerson SJ, et al. Blood-derived human iPS cells generate optic vesicle-like structures with the capacity to form retinal laminae and develop synapses. Invest Ophthalmol Vis Sci 2012 ; 53(4) : 2007-19.
[112]
Tu HY, Watanabe T, Shirai H, et al. Medium- to long-term survival and functional examination of human iPSC-derived retinas in rat and primate models of retinal degeneration. EBioMedicine 2019 ; 39 : 562-74.
[113]
Zhu D, Xie M, Gademann F, et al. Protective effects of human iPS-derived retinal pigmented epithelial cells on retinal degenerative disease. Stem Cell Res Ther 2020 ; 11(1) : 98.
[114]
Collin J, Zerti D, Queen R, et al. CRX expression in pluripotent stem cell-derived photoreceptors marks a transplantable subpopulation of early cones. Stem Cells 2019 ; 37(5) : 609-22.
[115]
Sharma R, Khristov V, Rising A, et al. Clinical-grade stem cell-derived retinal pigment epithelium patch rescues retinal degeneration in rodents and pigs. Sci Transl Med 2019 ; 11(475) : eaat5580.
[116]
Cho H, Macklin BL, Lin YY, et al. iPSC-derived endothelial cell response to hypoxia via SDF1a/CXCR4 axis facilitates incorporation to revascularize ischemic retina. JCI Insight 2020 ; 5(6) : 131828.
[117]
Borooah S, Phillips MJ, Bilican B, et al. Using human induced pluripotent stem cells to treat retinal disease. Prog Retin Eye Res 2013 ; 37 : 163-81.
[118]
Bassuk AG, Zheng A, Li Y, et al. Precision Medicine : Genetic Repair of Retinitis Pigmentosa in Patient-Derived Stem Cells Sci Rep 2016 ; 6 : 19969.
[119]
Jin ZB, Okamoto S, Mandai M, Takahashi M. Induced pluripotent stem cells for retinal degenerative diseases : a new perspective on the challenges. J Genet 2009 ; 88(4) : 417-24.
[120]
Kaneko S, Yamanaka S. To be immunogenic, or not to be : that’s the iPSC question. Cell Stem Cell 2013 ; 12(4) : 385-6.
[121]
Taylor CJ, Peacock S, Chaudhry AN, et al. Generating an iPSC bank for HLA-matched tissue transplantation based on known donor and recipient HLA types. Cell Stem Cell 2012 ; 11(2) : 147-52.
[122]
McGill TJ, Stoddard J, Renner LM, et al. Allogeneic iPSC-derived RPE cell graft failure following transplantation into the subretinal space in nonhuman primates. Invest Ophthalmol Vis Sci 2018 ; 59(3) : 1374-83.
[123]
Sugita S, Iwasaki Y, Makabe K, et al. Successful transplantation of retinal pigment epithelial cells from MHC homozygote iPSCs in MHC-matched models. Stem Cell Reports 2016 ; 7(4) : 635-48.
[124]
Miyagishima KJ, Wan Q, Corneo B, et al. In pursuit of authenticity : induced pluripotent stem cell-derived retinal pigment epithelium for clinical applications. Stem Cells Transl Med 2016 ; 5(11) : 1562-74.
[125]
Zhao T, Zhang ZN, Rong Z, Xu Y. Immunogenicity of induced pluripotent stem cells. Nature 2011 ; 474(7350) : 212-5.
[126]
Friedenstein AJ, Petrakova KV, Kurolesova AI, Frolova GP. Heterotopic of bone marrow. Analysis of precursor cells for osteogenic and hematopoietic tissues. Transplantation 1968 ; 6(2) : 230-47.
[127]
Crisan M, Yap S, Casteilla L, et al. A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs. Cell Stem Cell 2008 ; 3(3) : 301-13.
[128]
da Silva Meirelles L, Chagastelles PC, Nardi NB. Mesenchymal stem cells reside in virtually all post-natal organs and tissues. J Cell Sci 2006 ; 119(Pt 11) : 2204-13.
[129]
Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytapy 2006 ; 8(4) : 315-7.
[130]
Jones MK, Lu B, Girman S, Wang S. Cell-based therapeutic strategies for replacement and preservation in retinal degenerative diseases. Prog Retin Eye Res 2017 ; 58 : 1-27.
[131]
Caplan AI, Dennis JE. Mesenchymal stem cells as trophic mediators. J Cell Biochem 2006 ; 98(5) : 1076-84.
[132]
Ryan JM, Barry FP, Murphy JM, Mahon BP. Mesenchymal stem cells avoid allogeneic rejection. J Inflamm (Lond) 2005 ; 2 : 8.
[133]
Alsaeedi HA, Koh AEH, Lam C, et al. Dental pulp stem cells therapy overcome photoreceptor cell death and protects the retina in a rat model of sodium iodate-induced retinal degeneration. J Photochem Photobiol B 2019 ; 198 : 111561.
[134]
Liu X, Xie J, Yang L, et al. Bone marrow mesenchymal stem cells enhance autophagy and help protect cells under hypoxic and retinal detachment conditions. J Cell Mol Med 2020 ; 24(6) : 3346-58.
[135]
Yu B, Shao H, Su C, et al. Exosomes derived from MSCs ameliorate retinal laser injury partially by inhibition of MCP-1. Sci Rep 2016 ; 6(1) : 34562.
[136]
Yu C, Yang K, Meng X, et al. Downregulation of long noncoding RNA MIAT in the retina of diabetic rats with tail-vein injection of human umbilical-cord mesenchymal stem cells. Int J Med Sci 2020 ; 17(5) : 591-8.
[137]
Ezquer M, Urzua CA, Montecino S, et al. Intravitreal administration of multipotent mesenchymal stromal cells triggers a cytoprotective microenvironment in the retina of diabetic mice. Stem Cell Res Ther 2016 ; 7 : 42.
[138]
Mead B, Amaral J, Tomarev S. Mesenchymal stem cell-derived small extracellular vesicles promote neuroprotection in rodent models of glaucoma. Invest Ophthalmol Vis Sci 2018 ; 59(2) : 702-14.
[139]
Rajashekhar G, Ramadan A, Abburi C, et al. Regenerative therapeutic potential of adipose stromal cells in early stage diabetic retinopathy. PLoS One 2014 ; 9(1) : e84671.
[140]
Machalińska A, Kawa M, Pius-Sadowska E, et al. Long-term neuroprotective effects of NT-4-engineered mesenchymal stem cells injected intravitreally in a mouse model of acute retinal injury. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013 ; 54(13) : 8292-305.
[141]
Rao RC, Dedania VS, Johnson MW. Stem cells for retinal disease : a perspective on the promise and perils. Am J Ophthalmol 2017 ; 179 : 32-8.
[142]
Ho AC, Chang TS, Samuel M, et al. Experience with a subretinal cell-based therapy in patients with geographic atrophy secondary to age-related macular dDegeneration. Am J Ophthalmol 2017 ; 179 : 67-80.
[143]
Seaberg RM, van der Kooy D. Stem and progenitor cells : the premature desertion of rigorous definitions. Trends Neurosci 2003 ; 26(3) : 125-31.
[144]
Radtke ND, Aramant RB, Seiler M, Petry HM. Preliminary report : indications of improved visual function after retinal sheet transplantation in retinitis pigmentosa patients. Am J Ophthalmol 1999 ; 128(3) : 384-7.
[145]
Das T, del Cerro M, Jalali S, et al. The transplantation of human fetal neuroretinal cells in advanced retinitis pigmentosa patients : results of a long-term safety study. Exp Neurol 1999 ; 157(1) : 58-68.
[146]
Koh S, Kim N, Yin HH, et al. Human umbilical tissue-derived cells promote synapse formation and neurite outgrowth via thrombospondin family proteins. J Neurosci 2015 ; 35(47) : 15649-65.
[147]
Cao J, Murat C, An W, et al. Human umbilical tissue-derived cells rescue retinal pigment epithelium dysfunction in retinal degeneration. Stem Cells 2016 ; 34(2) : 367-79.
[148]
Lund RD, Wang S, Lu B, et al. Cells isolated from umbilical cord tissue rescue photoreceptors and visual functions in a rodent model of retinal disease. Stem Cells 2007 ; 25(3) : 602-11.
[149]
Luo J, Baranov P, Patel S, et al. Human retinal progenitor cell transplantation preserves vision. J Biol Chem 2014 ; 289(10) : 6362-71.
[150]
Klassen H, Kiilgaard JF, Zahir T, et al. Progenitor cells from the porcine neural retina express photoreceptor markers after transplantation to the subretinal space of allorecipients. Stem Cells 2007 ; 25(5) : 1222-30.
[151]
Kuppermann BD, Boyer DS, Mills B, et al. Safety and activity of a single, intravitreal injection of human retinal progenitor cells (jCell) for treatment of retinitis pigmentosa (RP). Invest Ophthalmol Vis Sci 2018 ; 59(9) : 2987.
[152]
Singh MS, MacLaren RE. Stem cell treatment for age-related macular degeneration : the challenges. Invest Ophthalmol Vis Sci 2018 ; 59(4) : AMD78-82.
[153]
Schwartz SD, Regillo CD, Lam BL, et al. Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt’s macular dystrophy : follow-up of two open-label phase 1/2 studies. Lancet 2015 ; 385(9967) : 509-16.
[154]
Kashani AH, Lebkowski JS, Rahhal FM, et al. A bioengineered retinal pigment epithelial monolayer for advanced, dry age-related macular degeneration. Sci Transl Med 2018 ; 10(435) : eaao4097.
[155]
Park SS, Bauer G, Abedi M, et al. Intravitreal autologous bone marrow CD34+ cell therapy for ischemic and degenerative retinal disorders : preliminary phase 1 clinical trial findings. Invest Ophthalmol Vis Sci 2014 ; 56(1) : 81-9.
[156]
Weiss JN, Benes SC, Levy S. Stem Cell Ophthalmology Treatment Study (SCOTS) : improvement in serpiginous choroidopathy following autologous bone marrow derived stem cell treatment. Neural Regen Res 2016 ; 11(9) : 1512-6.
[157]
Weiss JN, Levy S, Malkin A. Stem Cell Ophthalmology Treatment Study (SCOTS) for retinal and optic nerve diseases : a preliminary report. Neural Regen Res 2015 ; 10(6) : 982-8.
[158]
Weiss JN, Levy S, Benes SC. Stem Cell Ophthalmology Treatment Study (SCOTS) for retinal and optic nerve diseases : a case report of improvement in relapsing auto-immune optic neuropathy. Neural Regen Res 2015 ; 10(9) : 1507-15.
[159]
Weiss JN, Levy S, Benes SC. Stem Cell Ophthalmology Treatment Study (SCOTS) : bone marrow-derived stem cells in the treatment of Leber’s hereditary optic neuropathy. Neural Regen Res 2016 ; 11(10) : 1685-94.
[160]
Weiss JN, Levy S, Benes SC. Stem Cell Ophthalmology treatment study : bone marrow derived stem cells in the treatment of non-arteritic ischemic optic neuropathy (NAION). Stem Cell Investig 2017 ; 4 : 94.
[161]
Heller JP, Martin KR. Enhancing RPE cell-based therapy outcomes for AMD : the role of Bruch’s membrane. Transl Vis Sci Technol 2014 ; 3(4) : 4.
[162]
Marc RE, Jones BW, Watt CB, Strettoi E. Neural remodeling in retinal degeneration. Prog Retin Eye Res 2003 ; 22(5) : 607-55.
[163]
Bird AC, Phillips RL, Hageman GS. Geographic atrophy : a histopathological assessment. JAMA Ophthalmol 2014 ; 132(3) : 338-45.
[164]
Gasparini SJ, Llonch S, Borsch O, Ader M. Transplantation of photoreceptors into the degenerative retina : Current state and future perspectives. Prog Retin Eye Res 2019 ; 69 : 1-37.
[165]
McGill TJ, Cottam B, Lu B, et al. Transplantation of human central nervous system stem cells - neuroprotection in retinal degeneration. Eur J Neurosci 2012 ; 35(3) : 468-77.
[166]
Tsai Y, Lu B, Bakondi B, et al. Human iPSC-derived neural progenitors preserve vision in an AMD-mike model. Stem Cells 2015 ; 33(8) : 2537-49.
[167]
Wen YT, Ho YC, Lee YC, et al. The benefits and hazards of intravitreal mesenchymal stem cell (MSC) based-therapies in the experimental ischemic optic neuropathy. Int J Mol Sci 2021 ; 22(4) : 2117.
[168]
Zerti D, Hilgen G, Dorgau B, et al. Transplanted pluripotent stem cell-derived photoreceptor precursors elicit conventional and unusual light responses in mice with advanced retinal degeneration. Stem Cells 2021 ; 39(7) : 882-96.
[169]
Khine KT, Albini TA, Lee RK. Chronic retinal detachment and neovascular glaucoma after intravitreal stem cell injection for Usher syndrome. Am J Ophthalmol Case Rep 2020 ; 18 : 100647.
[170]
Rong AJ, Lam BL, Ansari ZA, Albini TA. Vision loss secondary to autologous adipose stem cell injections : a rising problem. JAMA Ophthalmol 2018 ; 136(1) : 97-9.
[171]
Banin E, Barak A, Boyer DS, et al. Phase I/IIa clinical trial of human embryonic stem cell (hESC)-derived retinal pigmented epithelium (RPE, OpRegen) transplantation in advanced dry form age-related macular degeneration (AMD) : interim results. Invest Ophthalmol Vis Sci 2019 ; 60(9) : 6402.
[172]
Vilela CAP, Messias A, Calado RT, et al. Retinal function after intravitreal injection of autologous bone marrow-derived mesenchymal stromal cells in advanced glaucoma. Doc Ophthalmol 2021 ; 143(1) : 33-8.
[173]
Wiącek MP, Gosławski W, Grabowicz A, et al. Long-term effects of adjuvant intravitreal treatment with autologous bone marrow-derived lineage-negative cells in retinitis pigmentosa. Stem Cells Int 2021 ; 2021 : 6631921.
[174]
Jin ZB, Gao ML, Deng WL, et al. Stemming retinal regeneration with pluripotent stem cells. Prog Retin Eye Res 2019 ; 69 : 38-56.
[175]
Binder S, Stanzel BV, Krebs I, Glittenberg C. Transplantation of the RPE in AMD. Prog Retin Eye Res 2007 ; 26(5) : 516-54.
[176]
Sun K, Cai H, Tezel TH, et al. Bruch’s membrane aging decreases phagocytosis of outer segments by retinal pigment epithelium. Mol Vis 2007 ; 13 : 2310-9.
[177]
Diniz B, Thomas P, Thomas B, et al. Subretinal implantation of retinal pigment epithelial cells derived from human embryonic stem cells : improved survival when implanted as a monolayer. Invest Ophthalmol Vis Sci 2013 ; 54(7) : 5087-96.
[178]
Afshari FT, Fawcett JW. Improving RPE adhesion to Bruch’s membrane. Eye (Lond) 2009 ; 23(10) : 1890-3.
[179]
Takagi S, Mandai M, Gocho K, et al. Evaluation of transplanted autologous induced pluripotent stem cell-derived retinal pigment epithelium in exudative age-related macular degeneration. Ophthalmol Retina 2019 ; 3(10) : 850-9.
[180]
Guan Y, Cui L, Qu Z, et al. Subretinal transplantation of rat MSCs and erythropoietin gene modified rat MSCs for protecting and rescuing degenerative retina in rats. Curr Mol Med 2013 ; 13(9) : 1419-31.
[181]
Busch S, Kannt A, Kolibabka M, et al. Systemic treatment with erythropoietin protects the neurovascular unit in a rat model of retinal neurodegeneration. PLoS One 2014 ; 9(7) : e102013.
[182]
Liu N, Tian J, Cheng J, Zhang J. Effect of erythropoietin on the migration of bone marrow-derived mesenchymal stem cells to the acute kidney injury microenvironment. Exp Cell Res 2013 ; 319(13) : 2019-27.
[183]
Qu L, Gao L, Xu H, et al. Combined transplantation of human mesenchymal stem cells and human retinal progenitor cells into the subretinal space of RCS rats. Sci Rep 2017 ; 7 : 199.
[184]
Bakondi B, Girman S, Lu B, Wang S. Multimodal delivery of isogenic mesenchymal stem cells yields synergistic protection from retinal degeneration and vision loss. Stem Cells Transl Med 2017 ; 6(2) : 444-57.
[185]
Thomas BB, Zhu D, Zhang L, et al. Survival and functionality of hESC-derived retinal pigment epithelium cells cultured as a monolayer on polymer substrates transplanted in RCS rats. Invest Ophthalmol Vis Sci 2016 ; 57(6) : 2877-87.
[186]
Fernandes RAB, Stefanini FR, Falabella P, et al. Development of a new tissue injector for subretinal transplantation of human embryonic stem cell derived retinal pigmented epithelium. Int J Retina Vitreous 2017 ; 3 : 41.
[187]
Amer MH, White LJ, Shakesheff KM. The effect of injection using narrow-bore needles on mammalian cells : administration and formulation considerations for cell therapies. J Pharm Pharmacol 2015 ; 67(5) : 640-50.
[188]
Li N, Li X, Yuan J. Effects of bone-marrow mesenchymal stem cells transplanted into vitreous cavity of rat injured by ischemia/reperfusion. Graefes Arch Clin Exp Ophthalmol 2009 ; 247(4) : 503-14.
[189]
Tzameret A, Sher I, Belkin M, et al. Transplantation of human bone marrow mesenchymal stem cells as a thin subretinal layer ameliorates retinal degeneration in a rat model of retinal dystrophy. Exp Eye Res 2014 ; 118 : 135-44.
[190]
Apatoff MBL, Sengillo JD, White EC, et al. Autologous stem cell therapy for inherited and acquired retinal disease. Regen Med 2018 ; 13(1) : 89-96.
[191]
Boudreault K, Justus S, Lee W, et al. Complication of autologous stem cell transplantation in retinitis pigmentosa. JAMA Ophthalmol 2016 ; 134(6) : 711-2.
[192]
Bull ND, Martin KR. Concise review : toward stem cell-based therapies for retinal neurodegenerative diseases. Stem Cells 2011 ; 29(8) : 1170-5.
[193]
Wang S, Lu B, Girman S, et al. Non-invasive stem cell therapy in a rat model for retinal degeneration and vascular pathology. PLoS One 2010 ; 5(2) : e9200.
[194]
Ge J, Guo L, Wang S, et al. The size of mesenchymal stem cells is a significant cause of vascular obstructions and stroke. Stem Cell Rev Rep 2014 ; 10(2) : 295-303.
[195]
Nakano T, Ando S, Takata N, et al. Self-formation of optic cups and storable stratified neural retina from human ESCs. Cell Stem Cell 2012 ; 10(6) : 771-85.
[196]
Eiraku M, Takata N, Ishibashi H, et al. Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture. Nature 2011 ; 472(7341) : 51-6.
[197]
Mandai M, Fujii M, Hashiguchi T, et al. iPSC-derived retina transplants improve vision in rd1 end-stage retinal-degeneration mice. Stem Cell Reports 2017 ; 8(1) : 69-83.
[198]
Singh MS, Balmer J, Barnard AR, et al. Transplanted photoreceptor precursors transfer proteins to host photoreceptors by a mechanism of cytoplasmic fusion. Nat Commun 2016 ; 7 : 13537.
[199]
Pearson RA, Gonzalez-Cordero A, West EL, et al. Donor and host photoreceptors engage in material transfer following transplantation of post-mitotic photoreceptor precursors. Nat Commun 2016 ; 7 : 13029.
[200]
Santos-Ferreira T, Llonch S, Borsch O, et al. Retinal transplantation of photoreceptors results in donor-host cytoplasmic exchange. Nat Commun 2016 ; 7 : 13028.
[201]
Johnson TV, Bull ND, Hunt DP, et al. Neuroprotective effects of intravitreal mesenchymal stem cell transplantation in experimental glaucoma. Invest Ophthalmol Vis Sci 2010 ; 51(4) : 2051-9.
[202]
Gill KP, Hewitt AW, Davidson KC, et al. Methods of retinal ganglion cell differentiation from pluripotent stem cells. Transl Vis Sci Technol 2014 ; 3(4) : 7.
[203]
Teotia P, Van Hook MJ, Fischer D, Ahmad I. Human retinal ganglion cell axon regeneration by recapitulating developmental mechanisms : effects of recruitment of the mTOR pathway. Development 2019 ; 146(13) : dev178012.