Une molécule précieuse provenant de l’écorce de savon et utilisée comme ingrédient clé dans les vaccins, a été répliquée pour la première fois dans une plante hôte alternative, ouvrant ainsi des opportunités sans précédent pour l’industrie des vaccins.
Une collaboration de recherche dirigée par le Centre John Innes a utilisé la séquence génomique récemment publiée de l’écorce de savon chilienne (Quillaja saponaria) pour traquer et cartographier les gènes et les enzymes insaisissables dans la séquence complexe d’étapes nécessaires pour produire la molécule QS-21.
À l’aide de techniques d’expression transitoire développées au John Innes Center, l’équipe a reconstitué la voie chimique dans une plante de tabac, démontrant pour la première fois la production « sans arbre » de ce composé très apprécié.
Le professeur Anne Osbourn FRS, chef de groupe au John Innes Center, a déclaré : « Notre étude ouvre des opportunités sans précédent pour les adjuvants vaccinaux issus de la bio-ingénierie. Nous pouvons désormais étudier et améliorer ces composés pour promouvoir la réponse immunitaire humaine aux vaccins et produire du QS-21 d’une manière qui ne dépend pas de l’extraction de l’écorce de savon.
Les adjuvants de vaccin sont des immunostimulants qui amorcent la réponse de l’organisme au vaccin et constituent un ingrédient clé des vaccins humains contre le zona, le paludisme et d’autres en cours de développement.
Le QS-21, un adjuvant puissant, provient directement de l’écorce de l’écorce de savon, ce qui soulève des inquiétudes quant à la durabilité environnementale de son approvisionnement.
Depuis de nombreuses années, chercheurs et partenaires industriels recherchent des moyens de produire la molécule dans un système d’expression alternatif tel que la levure ou les plants de tabac. Mais la structure complexe de la molécule et le manque de connaissances sur son cheminement biochimique dans l’arbre ont jusqu’à présent empêché cela.
Auparavant, les chercheurs du groupe du professeur Osbourn avaient assemblé la première partie de la voie qui constitue la structure d’échafaudage du QS-21. Cependant, la recherche de la voie complète la plus longue, la chaîne acyle qui constitue une partie cruciale de la molécule qui stimule les cellules immunitaires, est restée inachevée.
Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Chimique Biologiedes chercheurs du John Innes Center ont utilisé diverses approches de découverte de gènes pour identifier environ 70 gènes candidats et les ont transférés aux plants de tabac.
En analysant les modèles et les produits d’expression génique, soutenus par les plateformes de résonance métabolomique et magnétique nucléaire (RMN) du John Innes Center, ils ont pu affiner la recherche jusqu’aux 20 derniers gènes et enzymes qui composent la voie QS-21.
Le premier auteur, le Dr Laetitia Martin, a déclaré : « C’est la première fois que QS-21 est produit dans un système d’expression hétérologue. Cela signifie que nous pouvons mieux comprendre le fonctionnement de cette molécule et comment nous pourrions résoudre les problèmes d’échelle et de toxicité.
« Ce qui est si gratifiant, c’est que cette molécule est utilisée dans les vaccins et, en étant capable de la fabriquer de manière plus durable, mon projet a un impact sur la vie des gens. C’est incroyable de penser que quelque chose d’aussi scientifiquement gratifiant puisse apporter autant de bien à la société.
« Sur le plan personnel, cette recherche a été extrêmement enrichissante sur le plan scientifique. Je ne suis pas chimiste, je n’aurais donc pas pu réaliser cela sans le soutien de la plateforme de métabolomique et de la plateforme de chimie du Centre John Innes. »
Plus d’information:
Biosynthèse complète du puissant adjuvant vaccinal QS-21, Nature Chimique Biologie (2024). DOI : 10.1038/s41589-023-01538-5