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Le terme d’«ADN recombinant» désigne le transfert d’un gène ou d’un fragment de gène dans de l’ADN étranger.
Les produits biologiques («biologics» en anglais) sont des substances produites par génie génétique par des cellules vivantes. Pour produire ces médicaments, des gènes humains sont intégrés dans des bactéries ou dans d’autres cellules. Lors de la syn-thèse de la protéine, les informations mémorisées dans les gènes sont lues et la pro-téine constituée par assemblage séquentiel des différents acides aminés. Les gènes lus pour la synthèse des produits biologiques étant d’origine humaine, ces subs-tances sont très largement identiques à celles produites par le corps humain. Pour leurs constructions génétiques, les scientifiques utilisent des «ciseaux» et une «colle». La fonction de «ciseaux» est assurée par des enzymes. Celles-ci permettent de dé-couper des gènes contenus dans un ADN. Les mêmes enzymes sont utilisées pour ouvrir l’ADN cible et le nouveau gène est inséré dans le point de coupure. D’autres enzymes sont alors utilisées comme «colle» pour ressouder les morceaux d’ADN. On choisit des systèmes cellulaires qui se multiplient rapidement et produisent des quan-tités particulièrement abondantes de la substance souhaitée. Ce sont généralement des bactéries ou des cultures de cellules animales/humaines. La croissance des cul-tures a lieu dans des grands réservoirs en acier fin (fermenteurs). Les cellules sont «récoltées» au bout de quelques jours. La protéine est ensuite isolée et nettoyée dans un processus de longe haleine. À la fin du processus, le fabricant dispose de grandes quantités d’une substance de haute qualité. Cela paraît ici relativement simple, mais c’est très complexe en réalité. La fabrication fiable de médicaments par la biotechnolo-gie exige des connaissances spéciales et une expérience de plusieurs années.
AMGEN a développé un programme de recherches performant axé en priorité sur les facteurs de croissance hématopoïétiques.
Les facteurs de croissance hématopoïétiques sont des hormones protéiques pro-duites par le corps pour réguler la formation et la maturation de différentes cellules hématopoïétiques. Les cellules précurseurs, d’abord non différenciées, évoluent en types cellulaires spécifiques telles que les érythrocytes, les leucocytes et les thrombo-cytes. Cette évolution est contrôlée en partie par différents facteurs protéiques. Cer-tains de ces facteurs ont manifestement un rôle très spécifique, tandis que d’autres exercent plutôt des fonctions générales.
AMGEN a exploité les possibilités offertes par le génie génétique pour isoler les gènes de quelques-uns de ces facteurs protéiques. Deux de ces protéines sont l’érythropoïétine et le facteur stimulant les colonies de granulocytes (G-CSF).
L’érythropoïétine est une hormone protéique produite par le rein. Elle stimule les cel-lules précurseurs dans la moelle osseuse et active ainsi la formation d’érythrocytes.
Chez les patients insuffisants rénaux chroniques, il est fréquent que l’érythropoïétine ne puisse plus être produite en quantité suffisante pour maintenir une concentration normale d’érythrocytes dans la circulation. Il s’ensuit que ces patients souffrent géné-ralement d’anémie sévère chronique, c.-à-d. que leur nombre de globules rouges est durablement diminué. Dans certains cas, les patients, en plus d’être dialysés, ont besoin de transfusions fréquentes pour maintenir des concentrations adéquates de globules rouges.
L’anémie associée à une maladie rénale pourrait être traitée si l’on pouvait trouver une «source» externe d’érythropoïétine. Malheureusement, le corps ne produit que des quantités très faibles d’érythropoïétine, de sorte que l’on ne peut envisager d’isoler des quantités suffisantes d’érythropoïétine naturelle pour traiter tous les patients ané-miques. C’est là qu’intervient la technologie de l’ADN recombinant.
Chez AMGEN, un projet de recherche dirigé par le Dr Fu-Kuen Lin avait pour but de cloner le gène de l’érythropoïétine (EPO) humaine. Pour ce faire, l’équipe du Dr Lin a d’abord reçu de l’Université de Chicago, avec laquelle AMGEN collaborait, de très petites quantités d’érythropoïétine humaine. Les scientifiques ont utilisé ce matériel pour déterminer la séquence d’acides aminés d’une partie de la molécule d’érythropoïétine.
Grâce à l’information sur la séquence protéique, le Dr Lin a été en mesure de définir des morceaux d’ADN très courts (appelés oligonucléotides) susceptibles de corres-pondre à la séquence d’ADN de l’érythropoïétine humaine. Parallèlement, des frag-ments d’ADN humain susceptibles de contenir le gène de l’érythropoïétine ont été aléatoirement clonés dans des cellules de bactéries. Il a ensuite utilisé les oligonu-cléotides radiomarqués comme sondes pour identifier les séquences d’érythropoïétine par autoradiographie.
Grâce à cette méthode, le Dr Lin a réussi à isoler le gène de l’érythropoïétine humaine, puis, par des techniques de recombinaison, à introduire la séquence d’ADN codante dans des cellules ovariennes de hamster chinois et à les faire produire la protéine humaine.