« La grande majorité des protéines thérapeutiques sont glycosylées et la plupart requièrent une glycosylation complexe d'allure humaine afin d'assurer une efficacité thérapeutique », explique, dans un communiqué, le Dr Stephen Hamilton (GlycoFi Inc. et Darmouth College, New Hampshire), premier auteur des travaux décrits dans la revue « Science ». « Les lignées cellulaires de mammifère peuvent répliquer en grande partie la transformation glycoprotéique de type humaine et ont donc été traditionnellement utilisées pour produire la plupart des protéines thérapeutiques. Toutefois, les systèmes de culture des cellules de mammifères présentent d'importants inconvénients, comme un faible rendement protéique, des temps prolongés de fermentation, la production d'un mélange de glycoformes protéiques, et des problèmes de contamination virale. »
L'équipe de GlycoFi a travaillé sur la levure Pichia pastoris, un organisme robuste souvent utilisé dans les processus de fermentation. A l'instar des autres levures, elle sécrète des glycoprotéines dont les sucres sont surtout de type mannose, alors que les glycoprotéines produites dans les cellules humaines contiennent surtout du galactose et de l'acide sialique.
Glycosilation de P. pastoris
Ces glycoprotéines, différentes par leur motif de sucres, sont reconnues comme étrangères par les cellules humaines et cette immunogénicité limite leur valeur thérapeutique. Pour rappel, les sucres sur les protéines favorisent un pliage correct et la stabilité dans la circulation sanguine.
Les chercheurs ont réussi à humaniser la voie de glycosylation dans la levure P. pastoris. Comment ? De façon schématique, ils ont éliminé la voie de glycosylation de la levure et inséré des gènes permettant la bonne localisation de cinq enzymes importantes.
Cinq enzymes importantes
« Nous avons réussi à humaniser la levure, la rendant capable de produire une seule glycoforme d'uniformité exceptionnelle », déclare le Dr Gerngross qui a dirigé l'équipe. « La possibilité d'exprimer une seule protéine dans une bibliothèque de levures manipulées génétiquement - chacune produisant une glycoforme définie et uniforme - permettra de générer des bibliothèques de glycoprotéines qui peuvent être utilisées pour élucider les relations spécifiques entre structure et fonction, ainsi que pour identifier les molécules les plus efficaces pour une utilisation thérapeutique particulière. En outre, une fois identifiée, une glycoforme protéique particulière pourra être facilement produite à l'échelle industrielle. »
« Science » 29 août 2003, pp. 1244 et 1171.
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