Des feuilles vertes vibrantes poussent sur de hautes plantes parfumées bien rangées dans deux rangées de pots en terre cuite dans le laboratoire de biologie UTSA de Valerie Sponsel. Un étage juste au-dessus d’elle se trouve le laboratoire de chimie de Francis Yoshimoto, qui extrait les feuilles de la plante pour en extraire des composés médicinaux. Bientôt, les chercheurs rencontreront Annie Lin, chercheuse à l’UTSA, qui testera les composés extraits sur les cellules cancéreuses.
La plante est Artémisia annuelle, ou Sweet Annie, et il contient des composés médicinaux. Les chercheurs de l’UTSA étudient la plante pour comprendre les propriétés bioactives de l’un de ces composés, l’artéannuine B, dans les cellules cancéreuses et le COVID, la maladie causée par le virus SARS-CoV-2.
Environ 50 % des médicaments délivrés sur ordonnance proviennent de produits naturels. Ils sont fabriqués par des plantes, des champignons ou des bactéries. La moitié de ces médicaments proviennent de plantes. C’est étonnant quand on pense à tous les médicaments qui existent dans le monde. Différentes plantes produisent différents composés médicinaux. En ce qui concerne le cancer, il existe plusieurs types de composés qui ont toujours existé mais qui n’ont été découverts que depuis un demi-siècle. Il n’y aura jamais un seul composé qui traitera tous les cancers, c’est pourquoi la recherche se poursuit. »
Laboratoire de biologie UTSA de Valérie Sponsel
Sweet Annie est utilisée dans la médecine traditionnelle chinoise depuis plus de 2 000 ans. La plante produit de l’artémisinine, qui contient un endoperoxyde, utilisé pour le traitement du paludisme. Ses extraits de feuilles ont été utilisés pour traiter diverses autres maladies, notamment le cancer et le COVID-19. Le café infusé avec Sweet Annie fait actuellement l’objet d’un essai clinique sur le cancer, tandis que l’extrait de plante infusé dans le thé a été utilisé en Afrique pour potentiellement lutter contre le COVID.
Pourtant, jusqu’à récemment, les chercheurs ne comprenaient pas clairement comment fonctionnent exactement les composés de la plante. Sponsel, Yoshimoto et Lin ont été les premiers à démontrer le mécanisme de l’une de ces molécules grâce à leurs travaux interdisciplinaires en biochimie, chimie et biologie.
« Nous en sommes aux premières phases d’étude du mécanisme d’action des composés médicinaux de Sweet Annie afin de décider de la meilleure façon de les administrer et de cibler la thérapie », a déclaré Lin, professeur agrégé au département de biologie intégrative de l’UTSA et au département de neurosciences. Biologie développementale et régénérative. « Nous pouvons être plus précis. Nous pouvons réduire la concentration pour cibler directement les tumeurs. À l’heure actuelle, nous étudions comment encapsuler le composé dans diverses concentrations qui cibleront spécifiquement les zones nécessitant un traitement. »
La recherche a été le fruit d’un effort de collaboration avec Mitchel S. Berger, professeur et directeur du Brain Tumor Center de l’Université de Californie à San Francisco (UCSF), et a été récemment publiée dans Journal des produits naturels. Berger a fourni les ressources pour les cellules primaires de glioblastome de la banque de tissus de tumeurs cérébrales de l’UCSF.
« Nous avons utilisé du méthanol comme solvant pour extraire le composé, et c’est là que j’ai eu l’idée que cela doit être ainsi que cela fonctionne dans les systèmes biologiques », a expliqué Yoshimoto, professeur adjoint de chimie à l’UTSA.
Kaitlyn Varela, doctorante dans le laboratoire de Yoshimoto, a fractionné et caractérisé les extraits de feuilles de Sweet Annie en utilisant la spectroscopie RMN et la chromatographie liquide-spectrométrie de masse.
Les chercheurs ont testé les fractions pour déterminer leur activité cytotoxique (la toxicité d’une substance pour les cellules) contre les cellules de glioblastome (GBM), une forme maligne de tumeur cérébrale. Ensuite, ils ont purifié les fractions pour identifier et tester leurs composants individuels contre les cellules cancéreuses, un par un. Tout au long du processus, l’artéannuine B a démontré de manière constante une activité cytotoxique contre les cellules cancéreuses GBM. Ils pensent que cela pourrait inhiber les protéases à cystéine (enzymes dégradant les protéines) qui sont surexprimées dans les cellules cancéreuses.
« Nous avons ensuite dérivé l’artéannuine B en la réduisant chimiquement, et le Dr Lin a montré que la forme réduite de l’artéannuine B n’était pas active contre le GBM à la même concentration. Ce résultat nous a informé sur les propriétés bioactives de l’artéannuine B », a déclaré Yoshimoto. « Pour développer nos résultats, Kaitlyn a montré que l’artéannuine B entrave l’activité de la protéase principale du SRAS-CoV-2 et de la caspase-8. Les deux enzymes sont des protéases à cystéine. »
Yoshimoto a ajouté : « Nous voulons savoir comment cela fonctionne afin de pouvoir administrer des médicaments à quelqu’un de manière intelligente. Tous nos corps sont différents. Le cancer, par exemple, surexprime certains gènes et si vous savez quel gène est exprimé, alors vous peut le cibler et bloquer l’activité de son produit protéique avec un médicament. Un exemple spécifique est le tamoxifène, qui est un promédicament métabolisé en sa forme active, l’endoxifène, par une enzyme clé de l’organisme, le cytochrome P450 2D6. l’activité du récepteur des œstrogènes, que certains cancers du sein dépendants des œstrogènes surexpriment et doivent croître. Cependant, certaines personnes ont des formes moins actives de P450 2D6, le tamoxifène ne serait donc pas efficace dans le traitement de leurs cancers dépendants des œstrogènes. comprendre le mécanisme d’action des médicaments est vraiment puissant car il permet d’administrer les médicaments plus efficacement.