La découverte des scientifiques pourrait réduire la dépendance envers les animaux pour les médicaments anticoagulants vitaux

La découverte des scientifiques pourrait réduire la dépendance envers les animaux pour les médicaments anticoagulants vitaux

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L'héparine, l'anticoagulant le plus utilisé au monde, est utilisée lors de procédures allant de la dialyse rénale à la chirurgie à cœur ouvert. Actuellement, l’héparine est dérivée des intestins de porc, mais les scientifiques de l’Institut polytechnique Rensselaer (RPI) ont découvert comment la fabriquer en laboratoire. Ils ont également ouvert la voie à un processus de biofabrication qui pourrait potentiellement révolutionner la manière dont le monde s’approvisionne en ce médicament crucial.

“Ces dernières années, avec des problèmes de maladies et de contamination perturbant la chaîne d'approvisionnement mondiale en héparine porcine et mettant potentiellement des millions de patients en danger, il est clair que nous devons diversifier la façon dont nous fabriquons ce médicament”, a déclaré Jonathan Dordick, Ph.D., Professeur à l'Institut de génie chimique et biologique et vice-président des alliances stratégiques et de la traduction au RPI. “Notre travail permettra de fabriquer de l'héparine à la fois disponible et sûre.”

Avec leur procédé breveté, détaillé dans une étude publiée dans la revue PNASles chercheurs travaillent déjà avec la FDA et ont lancé une mise à l'échelle menant à une production commerciale.

“Alors que l'étude actuelle décrit la production d'héparine à l'échelle du laboratoire, nous nous dirigeons également vers un processus à l'échelle commerciale, offrant la même héparine de haute qualité, pour générer le médicament pour les études cliniques”, a déclaré Robert Linhardt, Ph.D., Ann et John H. Broadbent Jr. Professeur émérite principal de constellation de biocatalyse et de génie métabolique au RPI et co-auteur de l'étude. Dordick et Linhardt sont tous deux membres du Centre Shirley Ann Jackson de RPI pour la biotechnologie et les études interdisciplinaires.

« Cette recherche multidisciplinaire est un excellent exemple de la façon dont les découvertes faites en laboratoire peuvent se traduire avec succès par de nouveaux outils pour faire progresser la santé mondiale », a déclaré Shekhar Garde, Ph.D., doyen de la RPI School of Engineering.

Reconnue par l’Organisation Mondiale de la Santé comme médicament essentiel, l’héparine est toujours très demandée. Pour répondre à ces besoins, les intestins de milliards de porcs sont traités chaque année, produisant environ 100 tonnes d'héparine purifiée. Plus de 70 % de l’approvisionnement provient de Chine.

Les produits d’origine animale sont susceptibles de connaître des pénuries, et l’héparine ne fait pas exception. La crise de contamination à l’héparine de 2008, les épidémies récurrentes de maladies porcines et les problèmes de chaîne d’approvisionnement liés à la pandémie de COVID-19 ont tous perturbé la disponibilité de l’héparine, incitant les chercheurs à étudier comment fabriquer de l’héparine sans animaux.

Au RPI, la quête de l'héparine non animale a conduit à la création du Centre de recherche appliquée sur l'héparine en 2015. Au cours des années suivantes, l'équipe de scientifiques a développé une nouvelle méthode de synthèse de l'héparine qui serait non seulement pratiquement impossible à distinguer de l'héparine animale. dérivé de l'héparine, mais pourrait également être fabriqué à grande échelle.

“L'héparine a été découverte il y a plus de 100 ans, mais ce n'est que récemment que nous disposons des techniques nécessaires pour commencer à essayer de la fabriquer en laboratoire”, a déclaré Dordick, auteur principal de l'étude.

“Contrairement à l'insuline, un autre médicament très important qui provenait autrefois du porc et qui est maintenant fabriqué par l'homme, l'héparine n'est pas seulement une protéine ou une molécule unique, mais une chaîne complexe de divers glucides. Cela la rend très difficile à synthétiser d'une manière ou d'une autre. cela se traduit par un environnement de grande fabrication plus traditionnel. »

Dordick compare la synthèse de l'héparine en laboratoire à la décoration d'un arbre de Noël.

“Nous commençons par le noyau de la structure de l'héparine, qui ressemble à l'arbre nu. Ensuite, à l'aide de diverses enzymes, nous ajoutons des molécules : les ornements, les guirlandes, les lumières. Comme vous pouvez l'imaginer, il existe de nombreuses façons de décorer un arbre. , donc obtenir la décoration parfaite pour fabriquer de l'héparine est le défi”, a-t-il déclaré.

Au cours des dernières décennies, des équipes scientifiques du monde entier ont tenté d’y parvenir, mais sans succès.

« Des recherches antérieures utilisaient des enzymes natives pour reproduire ce qui se passe dans les intestins de porc afin de produire de l'héparine. Cependant, cela produit une infime quantité d'héparine et ne peut pas être réalisé à grande échelle. Notre plus grande réussite a été la perspicacité d'optimiser les enzymes pour un rendement et une stabilité plus élevés. “, a déclaré Elena Paskaleva, Ph.D., chercheuse scientifique principale au RPI et l'une des co-auteures de l'étude.

“La synthèse de ces enzymes à si grande échelle était un territoire inexploré pour nous dans un laboratoire universitaire”, a déclaré Marc Douaisi, Ph.D., premier auteur de l'étude et chercheur principal au RPI.

“Il a fallu un effort important et coordonné dans l'ensemble du centre pour synthétiser le volume nécessaire à la synthèse d'un produit ayant une structure et une activité biologique équivalentes à celles du médicament dérivé du porc. En fin de compte, c'était exaltant de savoir que ce que nous avions finalement fabriqué correspondait à tous les critères de l’héparine.

Cette découverte est un exemple de la manière dont les universités peuvent stimuler la recherche et le développement de nouveaux médicaments et technologies qui sauvent des vies, a déclaré Dordick.

« Notre objectif était de trouver une alternative à un médicament qui est sur le marché depuis 1935. Pour une entreprise privée, ce genre de projet comporterait trop de risques. Mais une université, notamment celle comme RPI, est l'endroit idéal pour poursuivre ce projet. genre de projet”, a déclaré Dordick.

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