Des chercheurs brésiliens et belges ont développé une molécule d’intérêt pharmaceutique à partir de la colinéine-1, une protéine présente dans le venin de serpent à sonnettes. Ils ont utilisé une technique appelée PEGylation pour rendre la molécule, maintenant appelée PEG-rCollinein-1, plus stable dans l’organisme et résistante au système immunitaire, obtenant un médicament candidat pour moduler la coagulation sanguine.
Un article présentant les résultats de la recherche a récemment été publié dans le Journal international des macromolécules biologiques.
La technique est conçue pour maintenir la molécule dans la circulation sanguine plus longtemps, augmentant ainsi le temps entre les administrations si elle devient un médicament. Il réduit également la dégradation de la molécule par les composants de l’organisme humain et améliore ses propriétés fonctionnelles. »
Ernesto Lopes Pinheiro Júnior, premier auteur de l’article
Actuellement chercheur à l’Université catholique de Louvain en Belgique, Pinheiro-Júnior a mené l’étude dans le cadre de sa recherche de doctorat à l’École des sciences pharmaceutiques Ribeirão Preto de l’Université de São Paulo (FCFRP-USP) au Brésil avec une bourse de la FAPESP.
La PEGylation consiste à lier le polyéthylène glycol (PEG) à la molécule d’intérêt, à réduire l’interaction avec le système immunitaire et à empêcher la formation d’agrégats qui inhibent l’efficacité de l’action de la molécule.
La PEGylation est assez courante dans l’industrie pharmaceutique. Dix-neuf médicaments fabriqués avec la technique ont été approuvés à ce jour. C’est la première fois qu’il est utilisé dans une toxine animale sous sa forme recombinante produit en laboratoire par un champignon génétiquement modifié, «
Eliane Candiani Arantes, professeure au FCFRP-USP et chercheuse principale de l’étude
Arantes est également chercheur principal pour le projet financé par la FAPESP « Bioprospection des toxines animales d’intérêt biotechnologique par le biais d’outils omiques ».
Venin et médicaments
Obtenu à partir du venin de Crotalus durissus collilineatus, la colinéine-1 consomme du fibrinogène, une protéine produite par le foie qui aide à la formation de caillots sanguins. En tant que composant du venin de serpent, la colinéine-1 favorise le saignement chez la victime d’une morsure de serpent. Lorsqu’il est isolé et administré à petites doses, il peut empêcher la formation de caillots qui provoquent un accident vasculaire cérébral. Appliqué directement sur la peau dans un pansement, il peut avoir l’effet inverse, provoquant la coagulation du sang dans une plaie qui guérit trop lentement.
Obtenir une quantité suffisante de la molécule directement à partir de serpents nécessiterait cependant de maintenir un grand serpentarium doté de professionnels formés pour extraire leur venin. Le groupe avait résolu ce problème dans des recherches antérieures.
Tout en travaillant sur ses recherches de maîtrise à l’Université fédérale d’Uberlândia (UFU) à Minas Gerais, au Brésil, Johara Boldrini-França, deuxième auteur de l’article, a cloné le gène qui code la colinéine-1 et a ensuite créé une version de la levure Pichia pastoris qui porte ce gène. Les P. picharis système d’expression est un outil standard de biologie moléculaire pour la production de protéines recombinantes.
L’étude de Boldrini-França, pour laquelle Arantes était également chercheur principal, s’est poursuivie au cours de ses recherches doctorales et postdoctorales au FCFRP-USP.
« Cette stratégie est largement utilisée dans l’industrie pharmaceutique. Une partie de l’insuline fabriquée, par exemple, provient de levures qui produisent cette protéine humaine », a déclaré Boldrini-França, actuellement chercheuse postdoctorale à l’Université de Vila Velha (UVV) à Espírito Santo. état (Brésil).
En plus de ne pas dépendre de l’extraction du venin des serpents, les avantages incluent une manipulation facile du micro-organisme en laboratoire, un faible coût et une production de masse dans des bioréacteurs.
Cancer
Lors d’un stage de recherche postdoctoral à l’Université catholique de Louvain sous la direction du professeur Jan Tytgat, Boldrini-França a décidé de tester la protéine recombinante (rColleinine-1, la version produite par la levure) sur des structures trouvées dans divers types de tumeurs.
« Cela semblait peu probable, car la colinéine-1 est une grosse protéine et les molécules plus petites sont généralement testées sur des canaux ioniques, qui sont des cibles pour certains médicaments anticancéreux », a expliqué Arantes.
À la surprise du groupe, la protéine recombinante a agi sur un certain type de canal potassique présent dans une lignée cellulaire de cancer du sein, inhibant l’activité du canal sans affecter les tissus sains. Cette étude a été décrite l’année dernière dans Rapports scientifiques.
Cependant, lorsque la version PEGylée de la molécule a été utilisée, il n’y avait aucune activité anticancéreuse. « La capacité de la molécule à combattre le cancer ne dépend pas de l’activité enzymatique mais de sa taille, car elle bloque le canal potassique. La PEGylation l’a rendue trop grosse et elle n’a pas réussi à s’adapter à cette cible », a déclaré Boldrini-França.
« Dans de nombreux cas, la PEGylation peut transporter une molécule du laboratoire vers l’industrie. C’est ce que nous prévoyons de faire maintenant », a conclu Pinheiro-Junior.
