La protéine DNase1 est l'un des plus anciens agents biologiques de l'histoire: il est sur le marché depuis 1958 et est maintenant utilisé, entre autres, de traiter la fibrose kystique. Cependant, il faut des efforts considérables pour le produire dans des cellules de hamster immortalisées. Ce processus est également coûteux. Il serait beaucoup plus rentable de le produire avec des cellules de levure peu exigeantes. Une équipe sous le Dr Markus Napirei au Département d'anatomie et d'embryologie moléculaire à l'Université Ruhr Bochum, dirigée par le professeur Beate Brand-Saberi, a pu y parvenir pour la première fois. « C'est le résultat d'années de travail et pourrait jeter les bases de la fabrication de DNase1 humaine dans la levure en tant qu'agent biologique », explique le chercheur. Les travaux ont été publiés dans la revue PLOS One le 29 avril 2025.
SIDA populaire
Le champignon de levure Pichia pastoris est une aide populaire pour fabriquer des agents biologiques thérapeutiques efficaces. Les informations génétiques de la protéine souhaitée sont implantées dans les cellules de levure avec une impulsion électrique via une molécule d'ADN artificielle produite en laboratoire. Les cellules de levure intègrent ensuite de manière stable cette molécule dans leur génome, la lisent et libèrent la protéine qui y est codée. « Les avantages de la levure par rapport aux cellules de mammifères sont des conditions de culture rentables, un taux élevé de reproduction sans avoir à immortaliser les cellules et à réduire la sensibilité aux agents pathogènes », explique Napirei.
Dans sa thèse de doctorat, Jan-Ole Krischek, supervisée par Napirei et le professeur Hans Georg Mannherz, il a pu exprimer la DNase1 humaine en Pichia pastorisnettoyez-le et caractérisez-le pour la première fois. Les chercheurs ont été surpris que la levure ait produit considérablement moins la DNase1 humaine que la DNase1 de souris qui avait été utilisée comme guide, bien que les deux protéines partagent 82% de leur structure principale. « Cela est dû en partie aux comportements de pliage spécifiques des deux protéines », explique Napirei. En ce qui concerne les caractéristiques biochimiques et fonctionnelles, la souris DNase1 sert en quelque sorte de modèle pour les isoformes pharmacologiquement adaptées de DNase1 humain qui sont actuellement en développement.
Un outil lucratif
La DNase1 est une protéine qui se produit dans les sécrétions corporelles et les fluides. Son objectif est de dégrader l'ADN sans cellule que le corps peut ensuite éliminer ou recycler. Le corps peut libérer l'ADN de ses propres cellules et micro-organismes à divers endroits qui, dans certaines circonstances, induisent des symptômes de maladie, tels que ceux qui se produisent pendant la fibrose kystique. Cette maladie entraîne un mucus bronchique dur qui contient également de l'ADN. L'enzyme humaine DNase1 a été produite à partir de cellules épithéliales ovariennes dans les hamsters et commercialisée depuis 1993. La DNase1 inhalée liquifie le mucus bronchique chargé d'ADN et donc visqueux, ce qui facilite la traverse.
La DNase1 pourrait également être utilisée dans d'autres processus pathologiques. Cette endonucléase est un facteur important de l'élimination des pièges extracellulaires des neutrophiles (NET) qui servent principalement à immobiliser les agents pathogènes bactériens. En cas de septicémie mais aussi une infection sévère avec SARS-COV-2, il y a une formation pathologiquement accrue de NET et de microthrombi qui contiennent des niveaux élevés de composants nets. « Il pourrait être utile d'utiliser DNase1 pour mieux dissoudre ces microthrombi contenant de l'ADN », explique Napirei. Un autre exemple est l'utilisation de DNase1 pour dissoudre la thrombose d'une artère cérébrale dans le cas des AVC ischémiques, que les études cliniques exploraient actuellement.
