ZMapp et l'avenir «croissant» des médicaments d'origine végétale

Des milliers de personnes à risque d'Ebola ont besoin d'espoir, et cet espoir pourrait être en train de grandir dans une serre du Kentucky. Les plantes telles que le tabac, le maïs et les pommes de terre peuvent construire des protéines complexes. Les chercheurs ont maintenant pris le contrôle de la machinerie interne de ces plantes pour produire certaines des protéines thérapeutiques les plus importantes, des anticorps et des vaccins jamais fabriqués. Ce sont les produits pharmaceutiques fabriqués par les plantes, ou PMP.

Le processus consistant à transformer un gène en une protéine en une culture est rationalisé, optimisé et régulé. Des essais cliniques visant à tester les premières protéines «cultivées» sont en cours. Les PMP arrivent à maturité, et le médicament expérimental Ebola ZMapp les a rendus célèbres.

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La crise d'Ebola en Afrique de l'Ouest se développe chaque jour. Selon le CDC, plus de 1 400 personnes sont mortes d'une infection présumée au virus Ebola dans l'épidémie actuelle. Des millions d'autres sont à risque. Ebola n'a aucun remède et aucun vaccin.

Deux travailleurs humanitaires américains, le Dr Kent Brantly et la missionnaire Nancy Writebol, viennent de sortir de l'isolement à l'hôpital universitaire Emory d'Atlanta. Ils ont battu la chance et récupéré de l'infection par le virus Ebola. Brantly et Writebol ont tous deux reçu ZMapp.

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Bien que les médecins ne puissent prouver que ZMapp était la cause du rétablissement de ces patients, les résultats sont encourageants. Les quelques doses restantes du médicament non testé ont été expédiées dans les zones affectées en Afrique de l'Ouest.

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Même si ZMapp s'avère finalement efficace, une plus grande partie du traitement ne sera pas disponible avant plusieurs semaines ou mois. Pourquoi? Les plantes ont besoin de temps pour se développer.

ZMapp "pousse" à l'intérieur de plantes génétiquement modifiées

Nicotiana benthamiana (cousine fragile du tabac). Mapp Biopharmaceutical et LeafBio ont développé ce cocktail thérapeutique il y a seulement quelques mois. Il combine des anticorps qui ont déjà montré du succès dans l'augmentation des taux de survie au virus Ebola chez les singes. Les plantes fabriquent ces anticorps en utilisant leur propre machinerie interne. Passer des antisérums aux anticorps

Les origines de ZMapp ont commencé avec un traitement vieux de 100 ans contre les infections sans remède: l'antisérum. A l'origine, l'antisérum était fabriqué à partir du sérum de personnes (ou d'animaux) ayant survécu à la même infection. Le sérum est la partie "claire" du sang. Il n'a pas de globules rouges ou de protéines de coagulation. Le sérum contient de nombreuses autres protéines, y compris des anticorps.

Un sérum de survivant contient des anticorps contre le virus ou les bactéries responsables de l'infection. Le traitement antisérum consiste à prendre le sérum du survivant et à l'injecter chez une personne récemment exposée à la même maladie. Les anticorps sériques aident à activer rapidement le système immunitaire de la personne nouvellement infectée.

Avant la découverte d'antibiotiques comme la pénicilline et de vaccins pour prévenir l'infection, des antisérums étaient utilisés pour traiter les infections. Ceux-ci comprenaient la pneumonie, la diphtérie, le choléra et plus encore. Maintenant, les antisérums combattent les toxines des morsures de serpent et combattent les infections de la rage et du tétanos.

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Des lapins, des rats et même des chevaux infectés ont été utilisés pour générer des antisérums. C'était coûteux et inefficace. La compréhension moderne de la génétique et de la structure des anticorps a permis d'affiner le concept d'antisérum. Au lieu d'utiliser de nombreux anticorps différents (anticorps polyclonaux, ou pAb), les chercheurs ne choisissent maintenant que les anticorps les plus efficaces. Ensuite, ils recréent le code génétique pour un anticorps particulièrement utile (appelé un anticorps monoclonal, ou mAb).

Les gènes de ce mAb sont généralement insérés dans des bactéries ou des cultures de cellules animales. Ces cultures cellulaires produisent alors de grandes quantités d'AcM, qui sont purifiés et utilisés pour le traitement. Aucun sérum ou produit animal n'est impliqué. Cela élimine les risques de travailler avec des agents infectieux mortels chez les animaux.

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Dans un communiqué de presse concernant le succès du précurseur de ZMapp, baptisé MB-003, le président de Mapp Biopharmaceutical, le Dr Larry Zeitlin, a déclaré:« Nous étions ravis pour voir comment les mAb humanisés de MB-003 effectué. Nous avons également été agréablement surpris par la supériorité des mAb dérivés des plantes par rapport aux mêmes AcM produits dans la culture cellulaire traditionnelle des mammifères. "

Cette méthode crée des médicaments hautement efficaces tels que Herceptin (trastuzumab), une chimiothérapie mAb pour le cancer du sein. Humira (adalimumab) est un traitement d'anticorps monoclonaux contre les maladies auto-immunes L'association d'étiquettes d'actoxumab et de bezlotoxumab est en cours de développement pour traiter l'infection

Clostridium difficile

Il existe plus de 350 traitements d'anticorps monoclonaux en développement et plus de 30 Le maintien de grandes cuves de cultures cellulaires pour fabriquer des AcM coûte beaucoup d'argent.L'introduction des gènes mAb dans les plantes crée une méthode de production moins coûteuse et à grand volume. "Avec la demande mondiale croissante de vaccins et d'autres produits biologiques, le développement de technologies permettant de fabriquer des produits plus sûrs et de meilleure qualité reste critique. », a déclaré le Dr Vidadi Yusibov, directeur exécutif du Centre Fraunhofer pour la biotechnologie moléculaire, dans un récent communiqué de presse. Les plantes 'infectantes' les transforment en usines de protéines

Les parents du tabac sont les plus couramment utilisés pour ce nouveau procédé. Les chercheurs ont modifié des plantes semblables au tabac cultivées à Owensboro, au Kentucky, pour produire trois anticorps contre le virus Ebola et créer ZMapp.

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N. benthamiana

est cultivé à l'intérieur dans des fermes semblables à des usines afin de ne pas mettre en danger le tabac commercial ou d'autres cultures. Les feuilles, qui absorbent rapidement les liquides, sont facilement infectées par des virus ou des bactéries.

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N. benthamiana est une plante parfaite pour le processus d'agroinfiltration. Le gène d'anticorps désiré est ajouté sous la forme d'un fragment d'ADN à une bactérie modifiée appelée

Agrobacterium tumefaciens

. C'était autrefois la source de la maladie de la galle du collet chez les plantes. Maintenant, il a été exploité pour saturer une plante avec de l'ADN utile. Les plantes sont plongées entières dans une solution de

A. Tumefaciens et les feuilles absorbent les bactéries. Ensuite, les centres de fabrication détournés des usines commencent à produire la protéine désirée en vrac. Un "pharm" d'intérieur est une machine bien huilée. Les robots font pousser des plantes, traitent les plantes matures avec un bain pour les transformer en usines miniatures, puis les récoltent et les traitent. La feuille du tabac est le principal site de stockage des protéines. Par conséquent, le traitement et la purification doivent commencer immédiatement après la récolte. Extraire la protéine désirée est encore cher et prend du temps. Le tabac et ses cousins ​​contiennent des alcaloïdes toxiques qui doivent être éliminés avant que la protéine puisse être administrée comme médicament. Il faudra encore un peu de temps avant que le cocktail mAb ZMapp puisse être cultivé, raffiné et purifié. Le processus doit également être adapté aux milliers de doses qui seront nécessaires. ZMapp a toujours besoin de tests humains approfondis pour déterminer si elle est sûre et efficace. Des médicaments d'origine végétale ont également été testés pour le VIH, le SARM, le Nil occidental

Au-delà de ZMapp pour le traitement du virus Ebola, d'autres mAb fabriqués par les plantes sont en cours d'essais cliniques. Mapp Biopharmaceutical poursuit ses travaux sur les thérapies d'anticorps monoclonaux produits en usine pour le virus de Marburg (un cousin d'Ebola) et pour le virus respiratoire syncytial. Un cocktail microbicide de mAbs contre le VIH et l'herpès est également proche d'avancer aux essais cliniques de phase 1.

D'autres chercheurs développent des anticorps monoclonaux fabriqués par les plantes pour le virus du Nil occidental. La rage et les mAb de l'hépatite sont produits dans le tabac. CaroRx est un mAb fabriqué par les plantes utilisé pour traiter les bactéries qui causent la carie dentaire et est actuellement en phase 2 des essais cliniques.

Les possibilités sont très intéressantes pour étendre la protection des anticorps à d'autres maladies comme la tuberculose, le SARM et même le VIH. L'utilisation de plantes pour produire ces anticorps protecteurs peut entraîner des coûts plus faibles et une réponse plus rapide à une éclosion de maladie.

Les PMP ont des applications au-delà des anticorps thérapeutiques. La production rapide d'énormes quantités de protéines ciblées est un grand avantage de produire des vaccins avec des plantes. Lorsqu'une épidémie comme la grippe porcine frappe, les stocks de vaccins peuvent être rapidement épuisés. La production végétale de vaccins peut combler les lacunes.

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Au Centre Fraunhofer de biotechnologie moléculaire au Delaware, des supports de

N.benthamiana

plantes peuvent être programmées pour produire une grande variété de vaccins. La prochaine fois qu'une épidémie frappera, la production de PMP pourrait créer 2,5 millions d'unités de vaccin en seulement une semaine.

Des vaccins d'origine végétale ont été développés pour le choléra, le

Escherichia coli toxique, l'hépatite B, le virus Norwalk et le VPH. D'autres sont sur le chemin. Il y a même des recherches en cours sur les vaccins comestibles. Cela permettrait aux patients de simplement consommer un aliment pour créer une immunité. D'autres protéines thérapeutiques, telles que les facteurs de coagulation et d'autres produits sanguins, sont également produites dans les plantes. Le Dr Henry Daniell, directeur de la recherche translationnelle à l'École de médecine dentaire de l'Université de Pennsylvanie, collabore avec le fabricant de médicaments Bayer pour produire des anticoagulants dans les feuilles de laitue.

"En plus de ZMapp, il y a beaucoup de développements récents dans ce domaine", a déclaré Daniell à Healthline. «[La revue] Nature présente une de nos publications sur l'hémophilie produite dans les chloroplastes de la laitue. Ceci est développé avec un accord de 100 millions de dollars avec une grande société pharmaceutique. Donc, ce domaine avance rapidement. " Les cellules de laitue lyophilisées résistent aux acides gastriques. Ils peuvent être pris par voie orale et encore être absorbés dans l'intestin, contrairement à la plupart des produits protéiques délicats. Avec le besoin croissant de plus de protéines thérapeutiques, une technique de fabrication rapide et abordable serait un énorme avantage. Et les grandes compagnies pharmaceutiques sont en train de prendre des notes. L'épidémie actuelle d'Ebola est la plus grande et la plus grave jamais vue. Même si les efforts pour endiguer le flot de nouvelles infections réussissent, une autre éclosion se produira. Les anticorps et les vaccins cultivés dans les plantes permettront une production rapide de médicaments en réponse aux épidémies du futur.

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