Epigenetic Regulation of Stable SARS-CoV-2 RBD-sfGFP Expression in Primary Human Splenic Fibroblasts

Imaginez que vous essayez de cuisiner la fournée de cookies parfaite, mais qu'au lieu de la farine et du sucre, vous utilisez de minuscules cellules vivantes pour construire une partie spécifique d'un virus. Les scientifiques travaillent dur pour fabriquer ces parties virales, appelées « Domaine de Liaison au Récepteur » (ou RBD), car elles sont la clé pour comprendre comment le virus s'accroche à nos corps et comment nous pouvons l'arrêter avec des vaccins ou des tests. Habituellement, les scientifiques utilisent des bactéries ou des levures pour fabriquer ces parties, mais ces petites usines se trompent parfois de recette, oubliant des détails importants comme la façon de bien replier la protéine. Pour corriger cela, ils essaient d'utiliser des cellules humaines, qui sont comme des chefs cuisiniers experts qui savent exactement comment replier ces protéines. Cependant, les cellules humaines ont un problème : elles se fatiguent et cessent de travailler après un certain temps, ce qui rend difficile la cuisson d'assez de cookies pour tout le monde.

Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont trouvé un moyen de rendre ces cellules humaines « immortelles », ce qui signifie qu'elles peuvent continuer à se diviser et à travailler éternellement sans se fatiguer. Ils ont ensuite donné à ces cellules un manuel d'instructions spécial (un plasmide) pour commencer à fabriquer la partie virale, et ils ont ajouté une étiquette lumineuse (une protéine fluorescente verte) pour pouvoir voir le travail se dérouler en temps réel. La grande question était : si vous donnez à ces cellules humaines immortelles un travail permanent pour fabriquer cette partie virale, continueront-elles à bien le faire pendant des mois, ou vont-elles se confondre, oublier les instructions ou commencer à produire le produit de manière inégale ? C'est l'histoire de la façon dont une équipe de chercheurs a testé cette idée, traitant ces cellules comme un projet à long terme pour voir s'ils pouvaient maintenir les lumières allumées et la production stable.

L'histoire des fibroblastes fluorescents

Dans cette étude, une équipe de chercheurs a pris un type spécial de cellule humaine appelée « fibroblaste splénique » (une cellule trouvée dans la rate qui aide à construire les tissus) et lui a donné un superpouvoir : la capacité de vivre éternellement. Ils ont ensuite remis à ces cellules un manuel d'instructions génétiques pour construire une pièce du virus SARS-CoV-2 (le RBD) fusionnée avec une lumière verte brillante (sfGFP). Considérez cela comme donner à un ouvrier d'usine le plan pour construire un jouet spécifique et un gilet réfléchissant néon pour que vous puissiez le voir travailler depuis l'espace.

Les scientifiques voulaient voir si ces cellules pouvaient continuer à construire ce jouet lumineux de manière constante sur une longue période. Ils ont mis en place quatre groupes différents de ces cellules, nommés T1, T2, T3 et T4, et les ont observés pendant jusqu'à 98 jours (ce qui correspond à environ 14 cycles de division cellulaire, ou « passages »). Ils ont utilisé un antibiotique spécial appelé G418 pour s'assurer que seules les cellules ayant réussi à saisir le manuel d'instructions survivent, un peu comme un filtre qui ne laisse entrer que les travailleurs qui possèdent réellement le plan.

Ce qu'ils ont découvert : L'usine lumineuse

Les résultats ont été assez excitants. Les quatre groupes de cellules ont maintenu la production du jouet lumineux avec force pendant les 9 8 jours entiers. Elles n'ont pas simplement arrêté de travailler ou perdu les instructions ; la lumière verte est restée brillante. Cela a prouvé que les cellules avaient intégré de façon permanente les nouvelles instructions dans leur propre ADN, plutôt que de simplement porter un morceau de papier volant qui pourrait se perdre.

Cependant, l'histoire ne se résume pas à « ça a marché ». Les chercheurs ont remarqué des motifs intéressants sur la manière dont les cellules travaillaient :

1. Les « stars » de la performance : Tous les groupes n'étaient pas égaux. Le groupe T1 était la superstar, produisant le plus de lumière en moyenne (environ 93,1 % de la luminosité maximale possible). Le groupe T3 arrivait juste derrière (89,2 %), suivi de T2 (84,2 %) et T4 (79,7 %). Il s'avère que l'endroit où le manuel d'instructions a atterri dans l'ADN de la cellule importait beaucoup. Certains endroits de l'ADN étaient comme une fenêtre ensoleillée où le travail se faisait facilement, tandis que d'autres étaient comme un coin sombre.
2. Le rythme instable : Au lieu de rester parfaitement régulière comme un métronome, les niveaux de production montaient et descendaient selon un motif ondulatoire. Ce n'était pas un déclin lent dû à la fatigue des cellules ; c'était plutôt une oscillation rythmique. Les cellules atteignaient un sommet, descendaient un peu, puis atteignaient à nouveau un sommet. Cela suggère que les « interrupteurs » internes des cellules (la régulation épigénétique) basculaient de manière dynamique, plutôt que de simplement tomber en panne.
3. Le désordre croissant : Avec le temps, les cellules ont commencé à devenir un peu chaotiques. Au début, chaque cellule du groupe brillait à peu près autant. Mais au 98ème jour, certaines cellules étaient super brillantes tandis que d'autres étaient plus ternes. Les chercheurs ont mesuré ce « désordre » en utilisant ce qu'on appelle le coefficient de variation (CV). Pour le meilleur groupe (T1), ce désordre est passé d'un infime 1,5 % au début à 8,5 % à la fin. C'est comme une chorale qui commence par chanter en parfaite harmonie mais qui dérive lentement vers des notes différentes au fur et à mesure que la chanson progresse.

Ce que cela signifie

L'étude suggère que ces cellules humaines immortalisées sont un outil fantastique pour fabriquer des parties virales car elles conservent le travail pendant longtemps. Cependant, elle avertit également que si vous voulez un produit absolument parfait et uniforme, vous devez utiliser les cellules tôt dans leur vie (spécifiquement entre le 1er et le 4ème cycle de division, ou « passages »). Après cela, les cellules commencent à devenir un peu plus imprévisibles, certaines travaillant plus dur que d'autres.

Les chercheurs n'ont pas seulement deviné cela ; ils l'ont mesuré soigneusement sur 98 jours, en prenant des photos chaque semaine. Ils ont trouvé un lien étroit entre le nombre de cellules qui brillaient et leur intensité lumineuse, ce qui signifie que l'ensemble du groupe changeait ensemble plutôt que de simples cellules aléatoires qui s'allumaient ou s'éteignaient.

L'essentiel à retenir

Cet article montre que nous pouvons créer une usine stable et à long terme en utilisant des cellules humaines pour fabriquer des parties virales, mais nous devons être prudents quant au moment où nous les utilisons. Les cellules sont comme une excellente équipe qui reste soudée pendant des mois, mais avec le temps, elles commencent à développer des habitudes différentes. Si vous avez besoin d'un lot de produit parfaitement uniforme, vous devez saisir l'équipe lorsqu'elle est encore fraîche et synchronisée. Si vous étudiez comment les cellules changent au fil du temps, ces cellules sont un modèle parfait pour observer ce drame se dérouler. Les scientifiques prévoient maintenant d'approfondir les recherches pour découvrir exactement où dans l'ADN les instructions sont tombées et pourquoi certains endroits sont plus ensoleillés que d'autres, mais pour l'instant, ils ont proué que ces cellules humaines fluorescentes sont un moyen fiable, bien qu'un peu instable, de maintenir les lumières allumées.