Évaluation du potentiel de transformation néoplasique des cellules dérivées d’iPSC et de leur immunogénicité après induction de la sénescence

Abstract

Les cellules dérivées de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) représentent une avenue prometteuse pour la thérapie cellulaire. Toutefois, la reprogrammation des iPSC inactive temporairement les gènes suppresseurs de tumeurs TP53 et CDKN2A, augmentant ainsi les risques de transformation cellulaire. Si des études antérieures divergent quant à la présence de mutations dans ces gènes, aucune n’a évalué l’intégrité fonctionnelle de ces points de contrôle du cycle cellulaire ni le potentiel de transformation des cellules dérivées d’iPSC comparées à leurs homologues parentaux. À partir de fibroblastes humains dérivés d’iPSC (i-HF) et de leurs équivalents issus d’une biopsie de peau (HF), nous avons comparé leur capacité de réparation de l’ADN et d’arrêt du cycle cellulaire suivants des dommages induits par irradiation (IR) ou par surexpression de l’oncogène RAS. Grâce à une analyse approfondie des gènes exprimés et à une série de tests fonctionnels, nous avons démontré que cette capacité chez les i-HF n'était pas compromise. Au contraire, les i-HF se distinguent par une activité métabolique accrue et une expression plus élevée des gènes effecteurs liés à p53. Bien que ces cellules ne présentent pas de risque accru de transformation, leur sensibilité exacerbée à divers stress pourrait limiter leur utilisation en thérapie cellulaire. Les cellules dérivées d’iPSC nous permettent également de modéliser les interactions entre les cellules sénescentes et le système immunitaire autologue humain. En effet, les cellules sénescentes s’accumulent avec l’âge et après exposition à divers stress, contribuant au développement de maladies chroniques et de cancers, des effets largement dus au phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP). Bien que ce dernier ait pour but de contribuer au recrutement des cellules immunitaires, diverses études montrent une immunogénicité variable des cellules sénescentes. La contribution spécifique du type cellulaire et de l’inducteur de sénescence demeure incertaine. En utilisant des cellules dérivées d’iPSC et des cellules immunitaires autologues, nous avons évalué l’immunogénicité de fibroblastes cutanés (HDF), ainsi que de myoblastes (i-MB), cellules endothéliales (i-EC) et progéniteurs pulmonaires (i-LPC) sénescents, induits par IR ou par surexpression de l’oncogène RAS. Nos résultats indiquent que chaque type cellulaire présente un SASP distinct et exprime une variété de ligands immunitaires inhibiteurs. Notamment, les HDF sénescents présentent un immunopeptidome unique mais ne parviennent pas à susciter de réponses immunitaires spécifiques des cellules T CD8+ ou NK. De même, les i-EC et i-LPC sénescents présentent une immunogénicité limitée. En revanche, les myoblastes sénescents induits par RAS ont démontré une immunogénicité, caractérisée par l'activation des cellules T, la cytotoxicité médiée par les cellules NK et le recrutement de cellules immunitaires dans un modèle de souris humanisée orthotopique. Ces résultats soulignent l'influence du type cellulaire et de l'inducteur de sénescence sur l'immunogénicité et suggèrent des approches ciblées pour contrer les effets délétères de l’accumulation de cellules sénescentes spécifiques. Induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived cells represent a promising avenue for cell therapy. However, the reprogramming of iPSCs temporarily inactivates tumor suppressor genes TP53 and CDKN2A, thereby increasing the risk of cellular transformation. While previous studies have provided conflicting evidence regarding the presence of mutations in these genes, none have assessed the functional integrity of these cell cycle checkpoints or the transformation potential of iPSC-derived cells compared to their parental counterparts. Using iPSC-derived human fibroblasts (i-HF) and their equivalents obtained from skin biopsies (HF), we compared their DNA repair capacity and cell cycle arrest following damage induced by irradiation (IR) or the overexpression of the oncogene RAS. Through an in-depth analysis of expressed genes and a series of functional tests, we demonstrated that the i-HF capacity for DNA repair and cell cycle arrest was not compromised. On the contrary, i-HF were distinguished by increased metabolic activity and higher expression of p53-related effector genes. Although these cells do not present an increased risk of transformation, their heightened sensitivity to various stresses could limit their application in cell therapy. iPSC-derived cells also enable the modeling of interactions between senescent cells and the human autologous immune system. Senescent cells accumulate with age and following exposure to various stresses, contributing to the development of chronic diseases and cancers, effects largely attributed to the senescence-associated secretory phenotype (SASP). While the SASP is intended to facilitate the recruitment of immune cells, various studies have demonstrated variable immunogenicity in senescent cells. The specific contribution of cell type and the senescence inducer remains uncertain. Using iPSC-derived cells and autologous immune cells, we evaluated the immunogenicity of senescent skin fibroblasts (HDF), as well as iPSC-derived myoblasts (i-MB), endothelial (i-EC), and lung progenitor cells (i-LPC) rendered senescent by IR or RAS overexpression. Our results indicate that each cell type exhibits a distinct SASP and expresses a variety of inhibitory immune ligands. Notably, senescent HDF display a unique immunopeptidome but fail to elicit specific immune responses from CD8+ T cells or NK cells. Similarly, senescent i-EC and i-LPC show limited immunogenicity. In contrast, senescent myoblasts induced by RAS demonstrated immunogenicity, characterized by T-cell activation, NK cell-mediated cytotoxicity, and the recruitment of immune cells in an orthotopic humanized mouse model. These findings highlight the influence of cell type and senescence inducer on immunogenicity and suggest targeted approaches to mitigate the deleterious effects of accumulating specific senescent cell populations.