Les scientifiques créent des opioïdes à l'aide de levures


Les scientifiques créent des opioïdes à l'aide de levures

La levure est un type de microorganisme couramment utilisé pour faire du pain, du vin et de la bière. Maintenant, une équipe de recherche de l'Université de Stanford, en Californie, l'a écarté des aliments et des boissons et l'a appliquée au monde médical, en utilisant de la levure pour fabriquer des opioïdes.

La levure (photo) est un microorganisme couramment utilisé pour faire du pain, de la bière et du vin.

Crédit d'image: Stephanie Galanie

L'auteur principal de l'étude Christina Smolke, professeur agrégé de bioingénierie à Stanford, et ses collègues publient leurs résultats dans le journal Science .

Les opioïdes sont les analgésiques les plus utilisés aux États-Unis. Ils travaillent en attachant aux récepteurs opioïdes dans le système nerveux central et le tractus gastro-intestinal, en réduisant 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 l'opium.

Selon Smolke et ses collègues, il peut prendre environ 1 an pour produire un lot de médicaments opioïdes. Les coquelicots doivent être récoltés à partir de fermes dans des pays autorisés à les cultiver - comme l'Australie et certaines parties de l'Europe - et traités avant d'être expédiés aux usines pharmaceutiques aux États-Unis. Les molécules actives de médicament sont ensuite extraites de la plante et transformées en médicaments opioïdes.

Mais pourrait-on éviter ce processus long-temps si les scientifiques pouvaient fabriquer des opioïdes à l'aide de levure?

La modification génétique de la levure a impliqué 23 enzymes provenant de plantes, de bactéries et de rats

À l'heure actuelle, les médicaments dérivés des plantes sont créés à l'aide de procédés 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 produit des levures génétiquement modifiées pour produire de l'artémisinine - un médicament issu à l'origine de l'abeille douce utilisée pour traiter le paludisme - en utilisant la biosynthèse. Cela impliquait l'ajout de sections techniques d'ADN provenant de six enzymes dans des cellules de levure afin de les reprogrammer. Le processus s'est avéré un succès, avec environ un tiers de l'artémisinine du monde créé maintenant à l'aide de 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 disent que le processus de biosynthèse qu'ils ont utilisé pour créer des opioïdes utilisant de la levure 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 de l'hydrocodone.

"C'est la synthèse chimique la plus compliquée jamais utilisée dans la levure", explique Smolke.

Les pavots à l'opium et d'autres plantes produisent une molécule appelée (S) -reticuline, qui est naturellement transformée en une variante appelée (R) -reticuline. Cette variante déclenche la production de molécules soulagement de la douleur.

Les chercheurs ont ajouté l'enzyme qui reconfigure la réticuline à la levure mais a constaté qu'elle ne produisait pas suffisamment d'hydrocodone. En tant que tel, ils ont modifié génétiquement chaque enzyme subséquente dans le processus de reconfiguration afin d'augmenter la production d'hydrocodone.

L'addition des 23 enzymes modifiées aux cellules de levure a permis la conversion du sucre - la principale source de carburant - en hydrocodone dans un délai de 3 à 5 jours. "Les enzymes forment et cassent des molécules. Ce sont les héros d'action de la biologie", explique l'auteur de l'étude. Stephanie Galanie.

En utilisant ce processus, l'équipe a également été en mesure de créer de la thébaïne, un précurseur d'autres composés opioïdes. Alors que la thébaïne développée de cette manière devrait encore être traitée dans les usines pharmaceutiques, les chercheurs disent qu'elle accélérerait la production en éliminant la nécessité de la croissance du pavot.

Ce nouveau processus pourrait-il contribuer à l'abus d'opioïdes?

Alors que les opioïdes sont 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 ont eu des troubles de l'utilisation de substances liées aux opioïdes et le taux de décès accidentel par analgésiques à prescription a plus que quadruplé dans le pays depuis 1999.

Smolke et ses collègues admettent que leur nouvelle approche du développement des opioïdes pourrait susciter des inquiétudes quant à la manière dont cela pourrait avoir un impact sur le tabagisme. Ils disent que si le processus devait être mis à l'échelle et mis en service, il devrait être soumis à une réglementation rigide.

"Nous voulons qu'il y ait un processus délibératif ouvert pour rassembler les chercheurs et les décideurs politiques", explique Smolke. "Nous avons besoin d'options pour garantir que la production biologique de composés médicinaux se développe de la manière la plus responsable".

Alors que les opioïdes sont des médicaments très maltraités aux États-Unis, l'équipe de Stanford note qu'il y a encore environ 5,5 milliards de personnes dans le monde qui ont un accès limité ou sans accès aux médicaments contre la douleur.

Ils disent que la modification génétique de la levure dans les opioïdes pourrait réduire le coût des médicaments et étendre leur portée à des endroits où l'accès aux médicaments contre la douleur est faible. De plus, ils disent que leur approche pourrait être utilisée pour développer des médicaments pour traiter d'autres affections 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 zéro en utilisant uniquement de la levure. Si nous développons de manière responsable, nous pouvons apporter et fournir des médicaments équitablement à tous ceux qui en ont besoin.

Le mois dernier, Medical-Diag.com Rapporté sur une étude qui a révélé que les personnes atteintes de maux de dos chroniques ayant des troubles psychiatriques ont plus de 75% de chances de se livrer à un abus d'opioïdes.

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