5 façons dont la technologie ADN recombinante a changé des vies

Les scientifiques sont toujours à la recherche de moyens de meilleure vie humaine, et l'utilisation de l'ADN recombinant (ADNr) est l'une de leurs méthodes. Comme pour tout, cependant, il y a des avantages et des inconvénients à la technologie de l'ADNr. Parmi les inconvénients figurent des préoccupations éthiques concernant la construction de molécules d'ADNr – qui implique la combinaison de matériel génétique de différentes espèces – et les dangers potentiels de leur introduction dans le monde. Pour comprendre les pros et comment l'ADNr a changé la vie des gens, il est important d'en savoir plus sur la façon dont l'ADNr est fabriqué.

L'invention de la technologie de l'ADNr a commencé en 1968 avec la découverte d'enzymes de restriction – des protéines produites par des bactéries qui divisent l'ADN étranger à des sites spécifiques pour éliminer les organismes infectieux. Après d'autres découvertes et améliorations au cours des années suivantes, la première reproduction de l'ADNr s'est produite en 1973. Le processus de fabrication de l'ADNr consiste à isoler le matériel génétique, en coupe l'ADN à un endroit spécifique, en joignant un fragment d'ADN différent à la tache coupée et en insérant l'ADN nouvellement combiné dans une cellule hôte où elle reproduira. Le fragment utilisé pour créer l'ADNr peut provenir de n'importe quelle espèce eucaryote (organismes qui ont clairement défini les noyaux), qu'il s'agisse de bactérien, fongique, mammifère ou humain.

Essentiellement, l'épissage de l'ADN comme celui-ci peut être utilisé pour cloner des cellules saines qui peuvent ensuite être utilisées pour remplacer les cellules malsaines. Il peut également être utilisé pour imprégner les cellules hôtes avec des capacités utiles, comme la production de toxines ou la résistance aux médicaments. Avec la capacité d'être utilisé pour le bon, l'ADNr a changé des vies dans les secteurs médical, agricole et environnemental.

La gestion et le traitement des problèmes de santé pourraient être le moyen le plus connu que l'ADNr a été utile dans l'industrie médicale. Par exemple, il peut être utilisé en thérapie génique pour réparer les mutations génétiques qui provoquent des maladies génétiques. L'ADN recombinant peut traiter les troubles des saignements, lutter contre les cancers et améliorer également les traitements de reproduction.

Plus particulièrement, cependant, l'épissage d'ADN est utilisé en biotechnologie pour créer de l'insuline (une hormone essentielle pour la vie) pour les personnes atteintes de diabète dont les corps ne produisent pas assez seuls. Les vaches et les porcs étaient les principales sources d'insuline avant les années 80, mais ces sources n'étaient pas hypoallergéniques pour tout le monde. En 1982, la FDA a approuvé Humulin, le premier médicament d'insuline moderne. Cette percée a été développée par Lilly et Genentech et a également été le premier médicament recombinant à recevoir l'approbation de la FDA.

Une autre application courante dans la gestion de la santé des gens concerne la production d'hormones de croissance humaine par la technologie de l'ADNr. Lorsque l'hypophyse – une glande à la base du cerveau qui contrôle la libération des hormones et la fonction d'autres glandes – ne fonctionne pas comme elle le devrait, elle peut ne pas libérer suffisamment d'hormone de croissance humaine pour que quelqu'un se développe correctement. L'hormone de croissance humaine recombinante peut être utilisée pour traiter cette carence.

Les vaccins font plus que protéger la vie des individus; Ils protègent des communautés entières contre les maladies infectieuses. Et, si vous vous êtes déjà demandé comment les scientifiques créent des vaccins, l'ADNr est une méthode. La première fois que les chercheurs ont utilisé la technologie de l'ADNr pour le développement des vaccins, c'était en 1986 contre le virus de l'hépatite B (HBV), et le même vaccin est utilisé aujourd'hui pour continuer à protéger les masses du VHB, qui est transporté par environ 296 millions de personnes dans le monde.

Pour le vaccin contre le VHB de deuxième génération, l'expression de la protéine de l'antigène de surface de l'hépatite B recombinante (HBSAG) est développée dans les cellules de levure ou de mammifères qui contiennent le gène de surface du virus. Après la purification, ces protéines sont presque identiques à l'HBsAg extrait des porteurs et permettent aux scientifiques de produire une offre illimitée de tels vaccins, tels que Engerix-B et Recombivax-HB, pour la distribution globale. Malgré le succès du vaccin contre le VHB recombinant, la technologie de l'ADNr n'a toujours pas été largement utilisée pour de nombreux vaccins. Cependant, cela fait partie du processus de fabrication du vaccin contre l'Oxford-Astrazeneca pour réduire la propagation de Covid-19, qui est administrée depuis 2021.

De plus, l'ADNr a été utilisée pour le vaccin contre la grippe Trivalent, qui a été autorisé en 2013. Ce vaccin et sa mise à niveau (Flublok Quadrivalent, approuvé en 2016) sont deux des seulement trois vaccins contre la grippe qui n'utilisent pas les œufs de poulet ou le virus de la grippe lui-même pour protéger contre le virus. En conséquence, la fabrication des vaccins est plus rapide et empêche la possibilité de mutations. Soit le vaccin Flublok est préféré pour les personnes âgées de 65 ans et plus car les études suggèrent qu'elles sont plus efficaces que les autres vaccins antigrippaux standard.

En plus de changer des vies directement grâce à la gestion de la santé et à la prévention des maladies, l'ADNr a de nombreuses utilisations dans l'agriculture pour améliorer l'approvisionnement alimentaire. Ce processus consiste à insérer un étirement spécifique d'ADN étranger dans les cellules d'une plante, ce qui change les protéines produites par ses gènes et, par conséquent, modifie les caractéristiques de la plante. Ces plantes sont souvent appelées organismes génétiquement modifiés ou aliments bio-conçus. La tomate a été la première culture à subir une modification génétique en 1994, et le résultat a été retardé de maturation et de saveur prolongée. Depuis lors, l'ADNr a été utilisé pour de nombreuses autres cultures. En fait, 88% du maïs et 93% du soja aux États-Unis sont fabriqués de cette façon.

Les objectifs de l'utilisation de la technologie de l'ADNr dans l'agriculture sont d'augmenter le nombre de cultures qui poussent à partir d'une seule plante, de rendre les plantes plus résilientes aux parasites, de renforcer les graines des plantes et de cultiver des cultures plus grandes. Par exemple, les cultures modifiées pour exprimer le gène bactérien de Bacillus thuringiensis peuvent produire une protéine toxique pour certains insectes, ce qui réduit la nécessité d'inciter les ravageurs avec des insecticides nocifs. Un autre exemple est le riz doré, qui est une variété de riz modifiée qui contient du bêta-carotène pour améliorer la carence en vitamine A dans certaines populations. Pendant ce temps, le maïs, le soja et d'autres soi-disant récoltes Roundup sont conçues pour résister au glyphosate (l'ingrédient actif de l'herbicide Roundup) afin que les agriculteurs puissent contrôler plus efficacement les mauvaises herbes sans endommager leurs cultures.

En plus de modifier nos aliments, l'ADNr a changé la transformation des aliments via la production améliorée d'enzymes. Les amylases, la sérine protéases et le glucose oxydase sont des enzymes recombinantes qui jouent un rôle vital dans la prévention de la croissance des micro-organismes qui gâchent les aliments, ainsi que dans la préservation et la transformation des aliments. En ce qui concerne la fabrication d'aliments, des enzymes similaires créées grâce à l'utilisation de la technologie de l'ADNr peuvent être utilisées pour améliorer l'efficacité de la production alimentaire et le goût de certains produits. Par exemple, ils sont utilisés dans la transformation commerciale des amidons en sucres, ce qui est le processus utilisé pour fabriquer du sirop de maïs à haute teneur en fructose.

Cependant, l'une des façons les plus intéressantes pour que les enzymes recombinantes soient utilisées dans la production de fromage. Traditionnellement, le fromage est fabriqué à l'aide d'une enzyme appelée présure, qui est extraite des estomacs de veau. La présure contient 10% de pepsine et 90% de chymosine (Rennin), qui sont toutes deux des enzymes de protéase qui coaguler le lait. Ainsi, la différence entre Rennin et Rennet est que Rennin se produit naturellement, tandis que la présure est une forme commerciale. Grâce à l'utilisation de l'ADNr, les scientifiques peuvent extraire le gène responsable de la production de chymosine à partir d'un mollet et l'intégrer dans un microbe pour en reproduire davantage. Les scientifiques génèrent de la chymosine pure et recombinante de cette façon depuis 1990, et cela a rendu le processus de rendre le fromage plus efficace et même végétarien depuis que la chymosine est génétiquement modifiée.

Une autre manière indirecte que l'ADNr a changé de vie est par son utilisation en biorestauration. Les contaminants dangereux affectant la Terre à bien des égards, les scientifiques ont travaillé dur pour développer de nouveaux remèdes de pollution des sols et des solutions de pollution de l'eau pour protéger la santé humaine et environnementale. L'une de ces méthodes est le développement de microbes génétiquement modifiés (GEMS) – tels que les bactéries, les champignons et la levure – en utilisant la technologie de l'ADNr pour les changer d'une manière ou d'une autre. Ces joyaux sont moins chers et plus sûrs à produire que les alternatives, ainsi que plus puissants que l'utilisation de micro-organismes naturels. De plus, ils pourraient être plus rapides dans les polluants dégradants car ils peuvent s'adapter rapidement à de nouveaux.

Par exemple, les microbes naturels ne sont pas toujours capables de briser les produits chimiques dangereux et obstinés. E. coli recombinant et Pseudomonas putida peuvent en décomposer certains pour la gestion des eaux usées lorsque les scientifiques introduisent les plasmides appropriés. Les plasmides, les molécules d'ADN double brin, sont couramment utilisées comme porteurs d'ADN pour fournir les caractéristiques nécessaires à la cellule hôte pour atteindre son objectif génétiquement modifié, et il existe quatre classifications utilisées pour aborder divers contaminants environnementaux. De plus, E. coli génétiquement modifié peut être utilisé pour éliminer le mercure (un métal lourd dangereux) dans les sédiments, le sol et l'eau, ainsi que pour extraire le nickel (peut-être la toxine la plus tenace) de l'eau.