Une nouvelle molécule dans une algue verte-bleue

même chose à partir d'un article en français


Traditionnellement dédiée à la production de biocarburants, l'algue microspique Chlamydomonas reinhardtii permet de produire à moindre coût des protéines complexes utilisées dans le traitement de certains cancers.

Des biologistes de l'Université de Californie, à San Diego, sont parvenus à produire des protéines complexes utilisées pour traiter certains cancers à partir d'algues vertes microscopiques génétiquement modifiées. Non seulement ces médicaments sont aussi performants que ceux fabriqués à partir des méthodes classiques, au moyen de bactéries ou de cellules de mammifères, mais leur coût est bien moindre.

«Il est impossible de produire ces substances dans des bactéries car ces dernières sont incapables de reconstituer la structure en trois dimensions de ces protéines», explique Stephen Mayfield, principal auteur de ces travaux publiés cette semaine dans les Comptes rendus de l'Académie nationale des sciences (Pnas), aux États-Unis. Impossible également de le faire avec des cellules de mammifères, car la partie toxique de la protéine les tuerait.
Protéines de fusion

Également utilisée pour fabriquer des biocarburants, l'algue en question est de l'espèce Chlamydomonas reinhardtii. L'équipe du professeur Mayfield est parvenue à lui faire produire, après transgénèse, une protéine composée de deux parties ou «domaines»: l'une contient un anticorps capable de se diriger automatiquement vers les cellules cancéreuses cibles tandis que l'autre libère une toxine qui les tue et inhibe ainsi le développement des tumeurs.

Ces protéines dites de fusion sont actuellement produites par les laboratoires pharmaceutiques selon un procédé en deux étapes: l'anticorps est multiplié dans des cellules de hamster chinois avant d'être purifié, puis lié séparément à la toxine aux moyens de réactions chimiques. La protéine finale est ensuite repurifiée.

«Notre méthode présente un double avantage, souligne le Pr Mayfield. Comme nous ne fabriquons qu'une seule protéine contenant les deux ‘domaines', nous n'avons besoin de purifier qu'une seule fois. Ensuite, cela revient beaucoup moins cher de recourir à des algues plutôt qu'à des cellules de hamster.»

Autre avantage: la biosynthèse a lieu à l'intérieur des chloroplastes de l'algue. Or ces petites inclusions cellulaires, qui sont le siège de la photosynthèse, ont la particularité de séquestrer la protéine médicament sans en être affectées, protégeant ainsi la cellule hôte de ses effets délétères.

Dec. 10, 2012 — Biologists at UC San Diego have succeeded in genetically engineering algae to produce a complex and expensive human therapeutic drug used to treat cancer.

Les biologistes ont réussi en manipulant génétiquement une algue à produire un médicament complexe et dispendieux pour traiter le cancer.

Their achievement, detailed in a paper in this week's early online issue of The Proceedings of the National Academy of Sciences, opens the door for making these and other "designer" proteins in larger quantities and much more cheaply than can now be made from mammalian cells.

Cette réalisation ouvre la voie pour faire d'autres protéines en grande quantité et de façon moins dispendieuse qu'elles étaient faites jusqu'à maintenant c'est-à-dire à partir de mamifères.

"Because we can make the exact same drug in algae, we have the opportunity to drive down the price down dramatically," said Stephen Mayfield, a professor of biology at UC San Diego and director of the San Diego Center for Algae Biotechnology or SD-CAB, a consortium of research institutions that is also working to develop new biofuels from algae.

Their method could even be used to make novel complex designer drugs that can't be produced in any other systems--drugs that could be used to treat cancer or other human diseases in new ways.

Leur méthode peut être utilisée pour faire des médicaments contre le cancer.

"You can't make these drugs in bacteria, because bacteria are incapable of folding these proteins into these complex, three-dimensional shapes," said Mayfield. "And you can't make these proteins in mammalian cells because the toxin would kill them."

Vous ne pouvez faire ces médicaments avec des bactéries parce que les bactéries ne peuvent pas multiplier ces protéines de cette cpmplexité. en 3 dimensions et vous ne pour faire ces protéines dans des mammifères parce que leur toxicité les tuerait.

The advance is the culmination of seven years of work in Mayfield's laboratory to demonstrate that Chlamydomonas reinhardtii, a green alga used widely in biology laboratories as a genetic model organism can produce a wide range of human therapeutic proteins in greater quantity and more cheaply than bacteria or mammalian cells.

Cela représente 7 ans de travail sur une algue verte largement utilisée en laboratoire comme un organisme de modèle courant et qui peut produire beaucoup de sortes de protéines thérapeuthiques humaines en grande quantité et de façon plus économique qu'avec les bactéries ou les mammifères .

Mayfield and his colleagues achieved their first breakthrough five years ago when they demonstrated they could produce a mammalian serum amyloid protein in algae. The following year, they succeeded in getting algae to produce a human antibody protein. In 2010, they demonstrated that more complex proteins -- human therapeutic drugs, such as human vascular endothelial growth factor, or VEGF, used to treat patients suffering from pulmonary emphysema -- could be produced in algae.


Then in May of this year, Mayfield's group working with another team headed by Joseph Vinetz from UC San Diego's School of Medicine, engineered algae to produce an even more complex protein -- a new kind of vaccine that, preliminary experiments suggest, could protect billions of people from malaria, one of the world's most prevalent and debilitating diseases.

"What the development of the malarial vaccine showed us was that algae could produce proteins that were really complex structures, containing lots of disulfide bonds that would still fold into the correct three-dimensional structures," said Mayfield. "Antibodies were the first sophisticated proteins we made. But the malarial vaccine is complex, with disulfide bonds that are pretty unusual. So once we made that, we were convinced we could make just about anything in algae."

In their latest development, the scientists genetically engineered algae to produce a complex, three-dimensional protein with two "domains" -- one of which contains an antibody, which can home in on and attach to a cancer cell and another domain that contains a toxin that kills the bound cancer cells. Such "fusion proteins" are presently created by pharmaceutical companies in a complex, two-step process by first developing the antibody domain in a Chinese hamster, or CHO, cell. The antibody is purified, then chemically attached to a toxin outside of the cell. Then the final protein is re-purified.

Dans leurs derniers développement, les scientifiques ont fait une algue pour produire une protéine complexe en 3 dimensions avec deux chambres ou domaines, une qui contient un anticorps qui peut se loger et s'attacher à une cellule cancéreuse et une autre chambre qui contient une toxine qui tue la cellule cancéreuse à laquelle la protéine s'est liée. De telle protéine de fusion sont présentement crées par des compagnies qui utilisent des hamsters chinois avec une procédure complexe qui coute cher.

"We have a two-fold advantage over that process," said Mayfield. "First, we make this as a single protein with the antibody and toxin domains fused together in a single gene, so we only have to purify it one time. And second, because we make this in algae rather than CHO cells, we get an enormous cost advantage on the production of the protein."

The fusion protein the researchers in his laboratory produced from algae is identical to one that is under development by pharmaceutical companies with a proposed cost of more than $100,000. This same protein could be produced in algae for a fraction of that price, they report in their paper. And the UCSD researchers -- Miller Tran, Christina Van, Dan Barrera and Jack Bui, at the UC San Diego Medical School -- confirmed that the compound worked like the more expensive treatment: it homed in on cancer cells and inhibited the development of tumors in laboratory mice.

Mayfield said such a fusion protein could not have been produced in a mammalian CHO cell, because the toxin would have killed it. But because the protein was produced in the algae's chloroplasts -- the part of algal and plant cells where photosynthesis takes place -- it did not kill the algae.

De telles protéines n'auraient pas pu être produites dans un hamster chinois à cause de la toxicité qui aurait tué l'animal mais ça ne tue pas l'algue.

"The protein was sequestered inside the chloroplast," Mayfield said. "And the chloroplast has different proteins from the rest of the cell, and these are not affected by the toxin. If the protein we made were to leak out of the chloroplast, it would have killed the cell. So it's amazing to think that not one molecule leaked out of the chloroplasts. There are literally thousands of copies of that protein inside the chloroplasts and not one of them leaked out."

Mayfield said producing this particular fusion protein was fairly straightforward because it involved fusing two domains -- one to recognize and bind to cancer cells and another to kill them. But in the future, he suspects this same method could be used to engineer algae to produce more complex proteins with multiple domains.

"Can we string together four or five domains and produce a designer protein in algae with multiple functions that doesn't exist in nature? I think we can?" he added. "Suppose I want to couple a receptor protein with a series of activator proteins so that I could stimulate bone production or the production of neurons? At some point you can start thinking about medicine the same way we think about assembling a computer, combining different modules with specific purposes. We can produce a protein that has one domain that targets the kind of cell you want to impact, and another domain that specifies what you want the cell to do."

The research project was supported by grants from the National Science Foundation and The Skaggs Family Foundation.

Feb. 11, 2008 — A collaborative team of researchers spearheaded by Dennis Carson M.D., professor of medicine and director of the Rebecca and John Moores UCSD Cancer Center at the University of California, San Diego (UCSD) has identified a potent new anti-cancer drug isolated from a toxic blue-green algae found in the South Pacific. The properties of somocystinamide A (ScA) are described in a paper that will be published online in Proceedings of the National Academy of Science the week of February 11 -15.

11 février 2008 - Une équipe de chercheurs a identifié une potentielle nouvelle molécule anti-cancer à partir d'une algue vert-bleue trouvée dans l'océan Pacific. Les propriétés de la somocystinamide A (SCa) sont décrites dans un article qui sera publié en ligne.

"We are excited because we have discovered a structurally unique and highly potent cancer-fighting compound," said Dwayne G. Stupack, associate professor of pathology at the Moores UCSD Cancer Center. "We envision it will be perfect for emerging technology, particularly nanotechnology, which is being developed to target cancerous tumors without toxic side effects."


"Nous sommes excité^parce que nous avons découvert une structure unique et hautement puissante pour combattre le cancer" dit Dwayne G. Stupack, professeur associé. "Nous pensons que cela va être parfait pour les nouvelles technologies comme les nanotechnologies qui ont été développé pour cibler les cellules canécreuses sans effet toxique.

The ScA compound was found in the cyanobacteria L. Majuscula, also known as "mermaid's hair," gathered off the coast of Fiji in the South Pacific by the laboratory of William Gerwick at Scripps Institution of Oceanography. A diverse team of researchers from UCSD's Cancer Center, School of Medicine, Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, and Scripps worked to identify, screen and test marine compounds in vitro and in vivo. They found that ScA inhibits neovascularization, the formation of blood vessels that feed tumors, and also had a direct impact on tumor cell proliferation.


La molécule Sca a été trouvé dans la cyanobactérie L. Majuscule connue aussi comme les cheveux de sirène. Une équipe de chercheurs travaille a identifié et tester les molécules de provenance marine in vivo et in vitro. Ils ont trouvé que la Sca inhibe les neovascularization, la formation de vaisseaux sanguins qui nourrit les tumeurs et qui a un ipact direct sur la proliférationd es cellules cancéreuses.