!Développer des médicaments bon marché à partir de vers à soie génétiquement modifiés
Nous sommes aujourd’hui à l’aube d’une nouvelle phase dans l’ancien domaine de la sériciculture, où des recherches avancées sont menées sur les vers à soie génétiquement modifiés, permettant ainsi la création de nouvelles variétés de médicaments et l’amélioration de l’industrie de la soie. L'Institut national de la croissance végétale et des sciences de la nutrition de Tsukuba, dans la préfecture d'Ibaraki, fait partie des principaux centres se concentrant sur ce type de recherche innovante.
Exploiter les vers à soie dans la production de protéines
L'Institut national de la croissance végétale et des sciences de la nutrition est l'un des principaux organismes de biotechnologie du Japon, fondé en 2001. L'un de ses projets majeurs se concentre sur l'exploitation des capacités étonnantes des vers à soie à produire des protéines inhabituelles en stimulant la production de protéines qui n'existe pas naturellement. Des cosmétiques contenant des protéines génétiquement modifiées de vers à soie ont été introduits sur le marché, et l'accent est désormais mis sur l'utilisation des vers à soie pour fabriquer des produits médicaux sûrs et abordables.
L'élevage du ver à soie, où les vers à soie sont également connus, est originaire de Chine pour produire de la soie au 15ème siècle avant JC, et s'est déplacé au Japon vers le 2ème siècle. Au début du XXe siècle, le Japon était le leader mondial de la production de soie, mais le développement des fibres synthétiques et la montée de l'industrialisation rendaient la concurrence difficile pour les petits producteurs japonais. Actuellement, la Chine, l’Inde et la Thaïlande sont les principaux pays producteurs de soie.
L'Institut national des sciences de la croissance végétale et de la nutrition élève plusieurs espèces de vers à soie, ce qui offre les deux avantages de la recherche et de la conservation des espèces de vers à soie.
Il existe plus de 600 espèces de vers à soie au Japon, dont des espèces génétiquement modifiées. L’une des caractéristiques communes à tous les types de vers à soie est peut-être qu’ils ne développent pas la capacité de voler, contrairement à d’autres insectes, même une fois que les larves ont mûri et ont émergé de leurs cocons.
Les vers à soie sont sélectionnés sélectivement, ou « domestiqués », sur plusieurs milliers de générations de vers, ce qui est devenu un avantage majeur dans les efforts visant à faire des vers à soie transgéniques un produit commercial. Comme tous les organismes génétiquement modifiés, les vers à soie transgéniques sont soumis à des contrôles stricts et dans les limites du Protocole de Carthagène (la loi japonaise pertinente est la Loi : « Conservation et utilisation permanente de la biodiversité grâce à des réglementations sur l'utilisation des organismes génétiquement modifiés. » Une loi a également été promulguée en février 2004 pour contrôler l'impact des organismes génétiquement modifiés sur les plantes et animaux sauvages). Le fait que les vers à soie ne puissent pas voler garantit qu'aucune de ces espèces génétiquement modifiées ne s'échappera dans la nature et ne se mélangera donc aux espèces naturelles.
Les vers à soie fabriquent leurs cocons environ un mois après l'éclosion et produisent de grandes quantités de protéines qui sont utilisées comme matières premières dans la fabrication des cocons. Différents types de protéines sont produits à différents endroits de la glande à soie.
Les vers à soie pondent entre 300 et 400 œufs à la fois. La taille d'un œuf immédiatement après l'éclosion est la taille d'un petit morceau de fil de soie, mais après une mue quatre fois supérieure, son poids corporel augmente de plus de 10 000 fois.
Par exemple, la protéine fibroïne est produite dans la partie arrière de la glande, tandis que la protéine séricine est produite dans la partie médiane de la glande. Le fil de soie est formé d'un mélange de ces deux protéines : environ 25 % de séricine et 75 % de fibroïne. Il convient de noter que la protéine collante séricine est soluble dans l'eau et que, par conséquent, faire bouillir les cocons dans l'eau permet d'isoler la protéine fibreuse, la fibroïne, seule sous forme de fils de soie.
Technologie de modification génétique
À l'Institut national des sciences de la croissance et de la nutrition des plantes, les vers à soie sont génétiquement modifiés en injectant deux brins d'ADN dans les œufs des vers pour créer des vers génétiquement modifiés. Ainsi, l'un de ces deux brins est l'ADN porteur (gènes étrangers, qui sont désoxyribonucléiques). (ADN), sont injectés dans les vers de soie) qui contiennent des gènes externes autres que ceux des vers d'origine qui fabriquent des protéines spéciales appelées levures génétiquement modifiées qui peuvent changer leur emplacement sur le génome. L'autre chaîne est l'ADN auxiliaire, qui contient des enzymes qui facilitent le processus de transfert de l'ADN vers les œufs des vers. Deux brins d’ADN sont injectés dans les œufs et ceux-ci peuvent éclore normalement. Les descendants suivants sont ensuite sélectionnés pour sélectionner des vers à soie génétiquement modifiés utilisables.
Le chercheur principal Uchino Kiero déclare : « Lorsque nous injectons de l’ADN, nous ciblons la partie de l’œuf qui peut se différencier en cellules reproductrices, ce qui permet de transmettre des caractéristiques particulières à la progéniture suivante. » "C'est ici que réside la technologie qui rend possible la production de grandes quantités de vers à soie génétiquement modifiés."
Les œufs de vers à soie mesurent environ 1 mm de diamètre. C’est pourquoi le processus d’injection d’ADN dans la partie des ovules qui se différenciera en cellules reproductrices nécessite de grandes compétences (photo ci-dessus). Le chercheur principal Uchino Kiiro injecte de l'ADN dans les œufs au microscope (photo ci-dessous).
Il y a neuf ans, l'Institut national des sciences de la croissance végétale et de la nutrition a développé une nouvelle technique qui permet aux chercheurs de contrôler l'endroit où apparaissent les caractéristiques génétiques exogènes. Peut-être que la sélection de la partie arrière de la glande à soie qui produit la protéine fibreuse, la fibroïne, a permis de modifier les propriétés de la soie produite. D’autant que les chercheurs de cet institut ont réussi à utiliser cette technologie pour développer des fils de soie aux couleurs fluorescentes brillantes.
Lorsque la partie médiane de la glande à soie (l’endroit où la protéine collante séricine est produite) est répliquée, la protéine résultante cible la structure interne du mucilage collant. La séricine étant soluble dans l’eau, il est très facile d’extraire les protéines ainsi produites. Le Dr Machi Hiroaki, directeur du Centre de recherche sur les organismes génétiquement modifiés, déclare : « Nous avons développé des espèces de vers à soie dans lesquelles la séricine constitue 98 % des protéines produites, et en combinant ces espèces entre elles, un plus grand nombre de protéines peuvent être obtenu."
L'Institut national des sciences, de la croissance des plantes et de la nutrition coopère avec le Centre Gunma pour la technologie de la soie, la Société coopérative agricole de Maebashi pour produire des vers à soie génétiquement modifiés, ainsi qu'avec un groupe d'entreprises du secteur privé. Le Dr Machi exprime son optimisme quant à l’avenir : « L’industrie de la soie au Japon traverse actuellement des temps difficiles, mais il y a un réel espoir que les vers à soie génétiquement modifiés aideront à remettre cette industrie sur pied. »
Dr Machi Hiroiki, directeur du Centre de recherche sur les organismes génétiquement modifiés.
Des cosmétiques au développement de médicaments
La société Bioimmunology Laboratories, basée dans la ville de Fuji-oka, dans la préfecture de Gunma, a réussi à produire un ver à soie génétiquement modifié qui produit des fibres de collagène humain (le collagène est une protéine impliquée dans la structure des tissus tels que la peau et le cartilage. Il est croyait qu'il existe de nombreux types de collagène humain uniquement. Le collagène utilisé dans l'industrie est généralement extrait du bétail, des porcs, des poissons et d'autres types d'animaux) et avec l'assistance technique de l'Institut national des sciences, de la croissance et de la nutrition des plantes, ces fibres de collagène ont été utilisés dans la fabrication de produits cosmétiques et mis sur le marché.
Dans le passé, il était difficile d’extraire le collagène de sources naturelles, mais aujourd’hui, grâce à cette nouvelle technologie, environ 10 milligrammes de collagène peuvent être produits à partir d’un seul cocon. Pour obtenir cette petite quantité de collagène, le cocon est dissous dans l’eau puis purifié des fibres par filtration. Cependant, certains problèmes peuvent accompagner ce processus, comme la tendance de la protéine collante séricine à adhérer aux mailles du filtre, ce qui entraîne des difficultés dans les opérations de filtration. Tomita Masahiro, directeur du département d'ingénierie des protéines des laboratoires d'immunobiologie, a finalement trouvé un moyen qui lui permet d'obtenir 6 à 7 milligrammes de collagène pour 10 milligrammes de collagène produit.
La société Bioimmune Laboratories a déjà utilisé du collagène humain dans la production de cosmétiques et d'autres produits. Le collagène extrait du poisson est utilisé dans la plupart des cosmétiques traditionnels, mais il entraîne des allergies chez certaines personnes, et l'utilisation de collagène humain a résolu ce problème. Un autre avantage du collagène humain est l’amélioration de l’image susceptible d’être obtenue en établissant une relation avec la soie et les cocons.
Lors de l’introduction de nouveaux matériaux sur des marchés contenant des produits similaires, la compétitivité des coûts est aussi importante que la qualité. Les chercheurs des laboratoires ImmunoBio pensent que les protéines extraites de vers à soie génétiquement modifiés rendent certains produits pharmaceutiques moins chers.
«À l'avenir, nous souhaitons produire une série de produits pharmaceutiques et de médicaments sans ordonnance», explique le Dr Tomita. Par exemple, de nombreux matériels de diagnostic reposent sur l’utilisation d’anticorps produits dans des cultures cellulaires ou chez la souris. Du point de vue du bien-être animal, il est préférable de réduire notre dépendance aux souris. L’utilisation de ces fermes n’est pas non plus idéale en raison des coûts de production élevés, et le produit final sera donc plus cher. Mais tous ces problèmes pourraient être résolus si nous pouvions fabriquer des anticorps à partir de vers à soie génétiquement modifiés plutôt que de cultures cellulaires et de souris. Après tout, les anticorps ne sont qu’un type de protéine. « Nous espérons donc qu’à l’avenir, nous serons en mesure de fabriquer ainsi des produits pharmaceutiques sûrs et abordables. »
Les gens accordent une grande valeur à la beauté et à la texture de la soie depuis des milliers d’années. Les protéines produites par les vers à soie génétiquement modifiés pourraient bientôt être utilisées pour fabriquer des médicaments sûrs et peu coûteux pour nous aider à rester en bonne santé. C’est une autre raison pour laquelle les gens pourraient bientôt être amenés à exprimer leur gratitude envers le ver à soie.
Source : sites Internet