Des anticorps pouvant être utilisés comme médicaments peuvent être fabriqués rapidement dans des cellules de poulet cultivées en laboratoire. Les chercheurs appellent leur technique le système ADLib humain, abréviation de diversification autonome des bibliothèques.
La technique construit automatiquement un grand nombre, ou bibliothèques, d'anticorps divers en utilisant la méthode naturelle des cellules du système immunitaire du poulet pour mélanger leurs gènes.
Souvent en forme de lettre Y, les anticorps sont produits par le système immunitaire pour lutter contre les infections et prévenir les réinfections. De petites portions de cette forme en Y sont très variables.
Les anticorps utilisent leur forme unique pour former un câlin moléculaire parfait avec des antigènes spécifiques, des molécules à la surface de la cause d'une infection.
Pour éliminer efficacement une infection, les anticorps doivent reconnaître, s'attacher et rester attachés à un antigène.
« Notre système ADLib peut générer des anticorps humains contre divers antigènes plus rapidement que les méthodes existantes », a déclaré Hidetaka Seo, chercheur de projet à l'Université de Tokyo et premier auteur de l'article scientifique récemment publié.
Dans les techniques standard, les anticorps individuels sont d'abord identifiés puis produits par un processus lent et en plusieurs étapes impliquant des bactéries, des cellules animales ou parfois isolant des anticorps du sang d'animaux vaccinés ou infectés, puis en modifiant ces anticorps animaux pour une utilisation humaine sûre.
Le premier système ADLib a été développé en 2005 par certains membres de l'équipe de recherche actuelle, qui travaillaient à l'époque à l'institut de recherche RIKEN en dehors de Tokyo.
Le système ADLib d'origine produisait des anticorps de poulet en utilisant des cellules du système immunitaire de poulet. Dans les années qui ont suivi, d'autres chercheurs ont généré des anticorps humains chez des poulets vivants entiers.
« Nous avions l'idée du système ADLib humain à l'époque, mais la technologie était très difficile à développer », a déclaré le professeur Kunihiro Ohta, co-auteur du récent document de recherche, qui dirigeait le groupe de recherche ADLib original au RIKEN et est actuellement doyen de la Graduate School of Arts and Sciences de l'Université de Tokyo.
« Il s'agit du premier cas de séquences de recombinaison de gènes humains capables de fournir des bibliothèques d'anticorps pratiques en cours de développement à l'aide de cellules aviaires cultivées en laboratoire », a déclaré Seo.
Pour développer le système ADLib humain, les chercheurs ont d'abord inséré des gènes humains pour remplacer les gènes d'anticorps des cellules immunitaires du poulet et les unités d'ADN environnantes appelées pseudogènes.
Les cellules se développent ensuite dans une boîte et se multiplient pendant plusieurs semaines, générant des gènes d'anticorps de diverses nouvelles combinaisons.
Cette qualité aléatoire de générateur d'anticorps du système ADLib conduit à de nombreux anticorps inutiles, mais elle peut générer des anticorps plus efficaces que les anticorps « conçus à cet effet » qu'un système immunitaire humain ou animal produit naturellement lors d'une infection.
Séparément, les chercheurs enduisent de minuscules billes magnétiques d'antigènes d'intérêt. Enfin, les cellules de poulet sont éclatées et le contenu est lavé sur les billes magnétiques.
Tous les anticorps qui adhèrent aux billes magnétiques revêtues d'antigène sont ajoutés à la bibliothèque d'anticorps.
Après avoir isolé les anticorps sur les billes magnétiques, l'ensemble du processus d'identification et de vérification de leur spécificité peut être achevé en 10 jours environ.
Les chercheurs affirment que cela est beaucoup plus rapide que les méthodes conventionnelles de génération d'anticorps, ce qui peut prendre quelques mois.
De nombreuses variations d'anticorps peuvent être capables de se lier à un antigène, mais rester attaché est essentiel au bon fonctionnement immunitaire. Le système ADLib humain comprend une deuxième phase pour renforcer la capacité des anticorps à se fixer et à rester attachés à leurs antigènes, un processus appelé maturation par affinité de liaison.
Bien que la maturation par affinité de liaison soit laborieuse dans les méthodes conventionnelles, le système ADLib humain fournit une méthode simple et efficace. Les cellules de poulet avec les anticorps souhaités sont cultivées en laboratoire pendant une autre courte période pour diversifier encore plus modérément les gènes d'anticorps.
Des anticorps ayant des affinités de liaison plus fortes avec l'antigène peuvent être isolés de cette seconde banque.
Les chercheurs ont réussi à améliorer au centuple l'affinité de liaison.
Les chercheurs ont jusqu'à présent testé la technique ADLib humaine pour trouver des anticorps similaires à ceux actuellement utilisés pour traiter certains types de cancer.
« Dans le futur, des anticorps pour des thérapies visant à surmonter les besoins médicaux actuellement non satisfaits pourraient être générés en utilisant le système ADLib humain », a déclaré Yukoh Nakazaki, co-auteur du récent document de recherche et chef des laboratoires de recherche de Chiome Bioscience Inc. Chiome améliore cette technologie en partenariat avec l'Université de Tokyo.
Le système ADLib ne se limite pas à générer des anticorps.
Si nous remplaçons les gènes et les pseudogènes de poulet concernés par tout autre gène d'intérêt, nous pourrions générer des bibliothèques d'autres protéines à des fins agricoles, vétérinaires ou médicales. «
Hidetaka Seo, premier auteur de l'étude et chercheur de projet, Université de Tokyo
Cette recherche d'une équipe de l'Université de Tokyo et de Chiome Bioscience Inc. a récemment été publiée dans la revue scientifique Immunologie cellulaire et moléculaire.
La source:
Référence de la revue:
Seo, H., et al. (2020) Génération et optimisation d'anticorps humains rationalisées en exploitant des loci d'immunoglobulines conçus dans une lignée cellulaire B. Immunologie cellulaire et moléculaire. DOI: 10.1038 / s41423-020-0440-9.