L’oxygène est vital pour la vie, et les cliniciens peuvent fournir de l’oxygène supplémentaire aux patients via des masques faciaux et des tubes nasaux, mais il n’existe aucune méthode disponible pour fournir de l’oxygène directement dans les cellules.
Cette capacité serait utile au départ en tant qu’outil de recherche, mais pourrait éventuellement avoir d’importantes applications médicales, par exemple, pour améliorer les thérapies qui perdent de leur efficacité lorsque les niveaux d’oxygène sont faibles.
Comme rapporté dans PNASdes chercheurs du Massachusetts General Hospital (MGH) ont récemment développé une technologie qui leur permet de concevoir des cellules pour produire de l’oxygène à la demande en réponse à un produit chimique ajouté.
Les travaux ont été dirigés par Vamsi K. Mootha, MD, professeur de biologie des systèmes et de médecine au département de biologie moléculaire de l’HGM, dont le laboratoire se concentre sur les mitochondries. Ces compartiments spécialisés dans les cellules produisent de l’énergie, et ils ont besoin d’oxygène pour le faire. « Nous nous intéressons à la façon dont les mitochondries, les cellules et les organismes s’adaptent aux changements de l’oxygène ambiant », explique Mootha.
Actuellement, si les scientifiques veulent manipuler les niveaux d’oxygène des cellules en laboratoire, ils placent une boîte de Pétri contenant des cellules dans une chambre à environnement contrôlé. Bien que cela soit utile, ils ne peuvent pas modifier les niveaux d’oxygène dans certaines cellules à un moment précis.
« De ce besoin est née l’idée d’un système génétiquement codé qui pourrait être déployé dans les cellules humaines pour produire leur propre oxygène à la demande », explique Mootha.
La technologie implique l’expression simultanée d’un transporteur et d’une enzyme bactérienne dans une cellule ; ensemble, ces protéines favorisent l’absorption du chlorite dans la cellule et le convertissent par voie enzymatique en oxygène et en chlorure.
Les chercheurs appellent leur nouvelle technologie génétique SNORCL, pour SupplemeNtal Oxygen Released from ChLorite. Le SNORCL de première génération est capable de produire des impulsions courtes et modestes d’oxygène à l’intérieur des cellules en réponse à l’ajout de chlorite.
À court terme, SNORCL est vraiment destiné au domaine de la recherche, pour évaluer en détail le rôle de l’oxygène dans la signalisation, le métabolisme et la physiologie. Mais à l’avenir, les technologies basées sur SNORCL pourraient avoir une variété d’utilisations cliniques. »
Vamsi K. Mootha, MD, professeur de biologie des systèmes et de médecine, Département de biologie moléculaire, MGH
Par exemple, les tumeurs ont souvent de faibles niveaux d’oxygène qui limitent l’efficacité de certaines thérapies anticancéreuses. SNORCL pourrait être utilisé pour améliorer l’efficacité de ces thérapies dans de tels environnements.
Les co-auteurs supplémentaires incluent Andrew L. Markhard, Jason G. McCoy et Tsz-Leung To.
Ce travail a été soutenu par le Howard Hughes Medical Institute.
