Un parasite est sur le point de devenir un dispensaire de médicaments.
Grâce à l'édition génétique basée sur CRISPR, des scientifiques ont conçu des ankylostomes qui vivent dans l'intestin humain pour fabriquer un anticorps contre une toxine mortelle, rapportent des chercheurs le 3 juin. Communications naturelles.
Finalement, un petit nombre d'ankylostomes peuvent sécréter des médicaments ou d'autres substances dans la circulation sanguine des personnes pour traiter une grande variété de maladies allant des allergies à l'obésité, explique Makedonka Mitreva, généticienne moléculaire à la faculté de médecine de l'université de Washington à Saint-Louis.
Prendre des pilules ou faire des injections quotidiennes est un fardeau pour de nombreuses personnes atteintes de maladies chroniques, explique Mitreva. Mais, dit-elle, « et si chaque personne risquant de souffrir d’une maladie chronique transportait sa propre pharmacie à l’intérieur d’elle ? » Un petit nombre d'ankylostomes – peut-être une cinquantaine – pourraient fournir ce service sans nuire à la santé de l'hôte, dit-elle.
Les ankylostomes travaillent naturellement pour garder leurs hôtes suffisamment en bonne santé pour fournir un foyer à long terme aux parasites, explique Mitreva. Et certaines recherches suggèrent que les vers parasites peuvent être bénéfiques en réduisant l’inflammation de l’intestin et en freinant les maladies auto-immunes et les allergies.
Mais les scientifiques ont été limités dans leur compréhension des parasites, en partie parce qu'il existe peu d'espèces pouvant être génétiquement manipulées, explique la parasitologue Elissa Hallem de l'UCLA, qui n'a pas participé aux nouveaux travaux.
Mitreva et son équipe ont appris par eux-mêmes qu'il n'est pas facile de modifier l'ADN des ankylostomes. Introduire des outils moléculaires dans les vers était un défi, dit-elle. Les adultes ont une cuticule épaisse qui entoure et protège les vers des sucs digestifs de l'hôte et d'autres défis de la vie dans l'intestin. Mitreva et ses collègues ont collecté des œufs dans le Ancylostoma ceylanicum ankylostome et les a zappés avec de l'électricité pour fournir la charge utile génétique souhaitée. La technique, appelée électroporation, ouvre de minuscules trous temporaires dans les membranes cellulaires, permettant ainsi à l’ADN modifié d’y pénétrer.
Dans ce cas, la charge utile comprenait CRISPR/Cas9 et des instructions pour fabriquer une antitoxine contre la tétrodotoxine, une toxine mortelle produite par le poisson-globe pour laquelle il n'existe aucun antidote. La DARPA, l'agence américaine de recherche avancée en matière de défense, qui a financé la recherche, souhaite développer des contre-mesures car la toxine est une arme biochimique potentielle.
Une fois que les chercheurs ont inséré le gène de l’anticorps dans les ankylostomes, l’équipe a ensuite infecté les hamsters soit avec les vers modifiés, soit avec des ankylostomes ordinaires. Les hamsters hébergeant des vers modifiés avaient des fragments d'anticorps dans leur sang, suffisamment pour neutraliser environ 20 pour cent de la toxine dans un test en éprouvette, ont découvert Mitreva et ses collègues. C’est la preuve que les ankylostomes peuvent fabriquer et sécréter la protéine souhaitée dans le sang.
Mais les vers pourraient ne pas produire suffisamment d'antitoxine pour les hamsters directement exposés à la toxine, explique Cornelis Hokke, chercheur en maladies infectieuses parasitaires au centre médical de l'université de Leiden aux Pays-Bas, qui n'a pas participé à l'étude. « Serait [the antibody] alors avez-vous eu une capacité neutralisante suffisante pour sauver le hamster ? La réponse pourrait être non. La toxine du poisson-globe est si mortelle qu’il faudra peut-être la neutraliser complètement pour une protection complète.
Le projet en est encore à ses balbutiements mais constitue la preuve du concept que les ankylostomes peuvent être conçus. «Le fait qu'ici [the team] pourrait introduire de l'ADN dans le [hookworm] Les œufs soulèvent la possibilité que vous puissiez utiliser cette technique pour une grande variété de vers parasites », dit Hallem, « et ce serait énorme », pour comprendre la biologie des parasites et apprendre à arrêter les infections en plus de développer des ankylostomes comme systèmes d'administration de médicaments.
Il reste encore beaucoup à faire et de nombreuses étapes avant que les ankylostomes puissent même être testés en tant que pharmacies internes chez l'homme. Par exemple, les chercheurs doivent concevoir des vers capables de transmettre les gènes introduits sur plusieurs générations afin de créer un produit cohérent qui pourrait être prescrit aux patients, explique Hallem. Mitreva affirme que son groupe travaille à optimiser les niveaux de molécules thérapeutiques que les ankylostomes peuvent fabriquer et sécréter, afin qu'un petit nombre de vers puissent fournir des doses suffisantes.
Les travaux vont dans la bonne direction, estime Hokke. « Cela passe un peu de la science-fiction à la science. »