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Les scientifiques créent des opioïdes à l'aide de levure
La levure est un type de micro-organisme couramment utilisé pour fabriquer du pain, du vin et de la bière. Maintenant, une équipe de recherche de l'Université de Stanford, en Californie, l'a éloigné de la nourriture et des boissons et l'a appliqué au monde médical, utilisant la levure pour fabriquer des opioïdes.
La levure (photo) est un micro-organisme couramment utilisé pour fabriquer du pain, de la bière et du vin.
Crédit image: Stephanie Galanie
Christina Smolke, auteure principale de l'étude, professeure agrégée de bioingénierie à Stanford, et ses collègues publient leurs conclusions dans la revue. Science.
Les opioïdes sont les analgésiques les plus utilisés aux États-Unis. Ils agissent en s'attachant aux récepteurs opioïdes du système nerveux central et du tractus gastro-intestinal, réduisant ainsi l'intensité des signaux de douleur envoyés au cerveau.
Les types d'opioïdes comprennent l'hydrocodone, la codéine, la méthadone, l'héroïne et la morphine, et proviennent du pavot à opium.
Selon Smolke et ses collègues, il faut environ un an pour produire un lot de médicaments opioïdes. Les coquelicots doivent être récoltés dans des fermes situées dans des pays autorisés à les cultiver - comme l’Australie et certaines parties de l’Europe - et transformés avant d’être expédiés aux usines pharmaceutiques américaines. Les molécules de médicament actives sont ensuite extraites de la plante et transformées en médicaments opioïdes.
Mais ce processus fastidieux pourrait-il être évité si les scientifiques pouvaient fabriquer des opioïdes avec de la levure?
La modification génétique de la levure impliquait 23 enzymes provenant de plantes, de bactéries et de rats
À l'heure actuelle, les médicaments d'origine végétale sont créés à l'aide de processus chimiques qui extraient et concentrent les composés actifs. Mais l'équipe de Stanford a développé une nouvelle approche pour fabriquer des opioïdes.
Les chercheurs ont déjà modifié génétiquement la levure pour produire de l'artémisinine - un médicament provenant à l'origine de l'arbre d'absinthe doux utilisé pour traiter le paludisme - en utilisant la biosynthèse. Cela impliquait l'ajout de sections d'ingénierie d'ADN provenant de six enzymes dans des cellules de levure afin de les reprogrammer. Le processus a été couronné de succès, environ un tiers de l’artémisinine dans le monde ayant été créé grâce à cette approche.
En utilisant 23 enzymes provenant de plantes, de bactéries et de rats, les chercheurs ont pu modifier génétiquement la levure pour produire un opioïde appelé hydrocodone.
Crédit d'image: Stephanie Galanie et Christina Smolke
Cependant, Smolke et ses collègues affirment que le processus de biosynthèse qu'ils ont utilisé pour créer des opioïdes à l'aide de levures était beaucoup plus difficile. Il a fallu 23 enzymes provenant de plantes, de bactéries et de rats pour modifier génétiquement la levure afin de créer l'hydrocodone.
"C'est la synthèse chimique la plus compliquée jamais conçue dans la levure", explique M. Smolke.
Le pavot à opium et certaines autres plantes produisent une molécule appelée (S) -reticuline, qui est naturellement reformée en une variante appelée (R) -reticuline. Cette variante initie la production de molécules soulageant la douleur.
Les chercheurs ont ajouté l’enzyme qui reconfigure la réticuline à la levure mais ont constaté qu’elle ne produisait pas suffisamment d’hydrocodone. En tant que tels, ils ont modifié génétiquement chaque enzyme ultérieure dans le processus de reconfiguration afin d'augmenter la production d'hydrocodone.
L'ajout des 23 enzymes modifiées aux cellules de levure a permis la conversion du sucre - principale source de combustible - en hydrocodone en 3 à 5 jours. "Les enzymes fabriquent et brisent des molécules. Elles sont les héros de l'action de la biologie", explique Stephanie Galanie, co-auteur de l'étude.
Grâce à ce processus, l'équipe a également pu créer de la thébaïne, précurseur d'autres composés opioïdes. Alors que la thébaïne développée de cette manière devrait encore être traitée dans les usines pharmaceutiques, les chercheurs affirment qu’elle accélérerait la production en éliminant le besoin de croissance du pavot.
Ce nouveau processus pourrait-il contribuer à l'abus d'opioïdes?
Bien que les opioïdes soient des analgésiques efficaces, ils jouent également un rôle clé dans l'abus de médicaments sur ordonnance. En 2012, on estime qu'environ 2,1 millions de personnes aux États-Unis avaient des problèmes de toxicomanie liés aux opioïdes et que le taux de décès accidentels dus aux analgésiques sur ordonnance a plus que quadruplé depuis 1999.
Smolke et ses collègues admettent que leur nouvelle approche en matière de développement d'opioïdes pourrait susciter des inquiétudes quant à la manière dont elle pourrait avoir un impact sur l'abus du médicament. Ils disent que si le processus devait être étendu et mis en service, il devrait être soumis à une réglementation stricte.
"Nous voulons qu'il y ait un processus de délibération ouvert pour rassembler les chercheurs et les décideurs", a déclaré Smolke. "Nous avons besoin d'options pour nous assurer que la production de composés médicinaux à base biologique est développée de la manière la plus responsable".
Alors que les opioïdes sont des drogues fortement consommées aux États-Unis, l’équipe de Stanford note qu’il ya encore environ 5,5 milliards de personnes dans le monde qui n’ont pas ou peu accès aux médicaments contre la douleur.
Ils disent que la modification génétique de la levure en opioïdes pourrait réduire le coût des médicaments et étendre leur portée aux endroits où l'accès aux médicaments contre la douleur est faible. Qui plus est, ils disent que leur approche pourrait être utilisée pour développer des médicaments pour traiter d'autres maladies, telles que l'arthrite, les maladies infectieuses et le cancer.
Smolke ajoute:
"Les molécules que nous avons produites et les techniques que nous avons développées montrent qu'il est possible de fabriquer des médicaments importants à partir de rien en utilisant uniquement des levures. Si elles sont développées de manière responsable, nous pouvons fabriquer et fournir équitablement des médicaments à tous ceux qui en ont besoin."
Le mois dernier, Nouvelles médicales aujourd'hui rapporté sur une étude qui a révélé que les personnes souffrant de maux de dos chroniques qui ont des troubles psychiatriques sont 75% plus susceptibles de subir un abus d'opioïdes.
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