Una preziosa molecola ricavata dall’albero della corteccia di sapone e utilizzata come ingrediente chiave nei vaccini, è stata replicata per la prima volta in una pianta ospite alternativa, aprendo opportunità senza precedenti per l’industria dei vaccini.
Una collaborazione di ricerca guidata dal John Innes Center ha utilizzato la sequenza genomica recentemente pubblicata dell’albero cileno della corteccia di sapone (Quillaja saponaria) per rintracciare e mappare i geni e gli enzimi sfuggenti nella complicata sequenza di passaggi necessari per produrre la molecola QS-21.
Utilizzando tecniche di espressione transitoria sviluppate presso il John Innes Centre, il team ha ricostituito il percorso chimico in una pianta di tabacco, dimostrando per la prima volta la produzione “esente dall’albero” di questo composto di grande valore.
La professoressa Anne Osbourn FRS, leader del gruppo presso il John Innes Center, ha dichiarato: “Il nostro studio apre opportunità senza precedenti per la bioingegneria degli adiuvanti dei vaccini. Ora possiamo studiare e migliorare questi composti per promuovere la risposta immunitaria umana ai vaccini e produrre QS-21 in un modo che non dipende dall’estrazione dall’albero della corteccia di sapone.”
Gli adiuvanti del vaccino sono immunostimolanti che innescano la risposta del corpo al vaccino e sono un ingrediente chiave dei vaccini umani contro l’herpes zoster, la malaria e altri in fase di sviluppo.
Il QS-21, un potente adiuvante, viene estratto direttamente dalla corteccia dell’albero della corteccia di sapone, sollevando preoccupazioni sulla sostenibilità ambientale della sua fornitura.
Da molti anni ricercatori e partner industriali cercano modi per produrre la molecola in un sistema di espressione alternativo come il lievito o le piante di tabacco. Ma la struttura complessa della molecola e la mancanza di conoscenza del suo percorso biochimico nell’albero hanno finora impedito che ciò accadesse.
In precedenza i ricercatori del gruppo del professor Osbourn avevano assemblato la prima parte del percorso che costituisce la struttura dell’impalcatura per QS-21. Tuttavia, la ricerca del percorso completo più lungo, la catena acilica che costituisce una parte cruciale della molecola che stimola le cellule immunitarie, è rimasta incompiuta.
In un nuovo studio che appare in Biologia chimica della naturai ricercatori del John Innes Center hanno utilizzato una serie di approcci di scoperta genetica per identificare circa 70 geni candidati e trasferirli nelle piante di tabacco.
Analizzando i modelli e i prodotti dell’espressione genetica, supportati dalle piattaforme di metabolomica e risonanza magnetica nucleare (NMR) presso il John Innes Centre, sono stati in grado di restringere la ricerca agli ultimi 20 geni ed enzimi che compongono il percorso QS-21.
La prima autrice, la dott.ssa Laetitia Martin, ha dichiarato: “Questa è la prima volta che QS-21 è stato prodotto in un sistema di espressione eterologo. Ciò significa che possiamo comprendere meglio come funziona questa molecola e come potremmo affrontare problemi di scala e tossicità.
“Ciò che è così gratificante è che questa molecola viene utilizzata nei vaccini e, essendo in grado di renderla più sostenibile, il mio progetto ha un impatto sulla vita delle persone. È sorprendente pensare che qualcosa di così scientificamente gratificante possa portare tanto bene alla società.”
“A livello personale, questa ricerca è stata scientificamente estremamente gratificante. Non sono un chimico, quindi non avrei potuto farlo senza il supporto della piattaforma metabolomica e della piattaforma chimica del John Innes Center.”
Il team ha collaborato con Plant Bioscience Limited PBL (Plant Bioscience Limited) Norwich Limited che sta guidando la commercializzazione di questo progetto.
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