To harness stem cells by manipulation of energetic metabolism

• Published in: Transfusion clinique et biologique : journal de la Société française de transfusion sanguine 2017-11, Vol.24 (4), p.468-471
• Main Authors: Loncaric, D., Duchez, P., Ivanovic, Z.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Anaerobiosis; Anaérobiose; Auto-renouvellement; Cellules souches hématopoïétiques; Energetic metabolism; Ex vivo expansion; Expansion ex vivo; Hematopoietic stem cells; Métabolisme énergétique; Self-renewal
• ISSN: 1246-7820
• DOI: 10.1016/j.tracli.2017.05.006

The maintenance of the primitive Hematopoietic Stem Cells (HSC) in course of ex vivo expansion is a critical point to preserve the long-term reconstituting capacity of a hematopoietic graft. On the basis of the numerous experimental results, the maintenance of primitive HSC is related to their specific metabolic profile shifted towards the anaerobiosis. Hence, in addition to the exposition of the cultures to more appropriate, physiologically low O2 concentrations (usually misleadingly termed “hypoxia”), a specter of “hypoxia-mimicking” factors (cytokines, growth factors, receptor-ligands, antioxidants) can be applied to maintain this specific metabolic profile enabling an appropriate genetic and epigenetic regulation. Some factors already proved to be able to achieve this goal and “hypoxia-mimicking” ex vivo cultures were already used to produce cells for clinical trials. In this article we are discussing the approaches aimed to amplify and/or to condition the HSC, based on the manipulation of energetic metabolism properties. Le maintien des cellules souches hématopoïétiques (CSH) au cours de l’expansion ex vivo est un point critique pour préserver la capacité de reconstitution à long-terme d’un greffon hématopoïétique. En se basant sur les nombreux résultats expérimentaux, le maintien des CSH primitives est lié à leur profil métabolique spécifique orienté vers l’anaérobiose. En conséquence, en plus de l’exposition à des concentrations physiologiques à faible teneur en O2 plus appropriées (habituellement nommées à tort « hypoxie »), un ensemble de facteurs mimant l’effet d’une basse concentration en O2 (cytokines, facteurs de croissance, récepteurs ligands, antioxydants) peuvent être appliqués pour obtenir le profil métabolique spécifique permettant une régulation génétique et épigénétique appropriée. Certains facteurs se sont avérés atteindre ce but, et les cultures ex vivo « mimant l’hypoxie » ont déjà été utilisées pour produire des cellules pour des essais cliniques. Dans cet article, nous discutons des approches destinées à amplifier et/ou conditionner les CSH basées sur la manipulation des propriétés du métabolisme énergétique.