Une équipe d'ingénieurs en biologie du laboratoire de physique appliquée de Johns Hopkins a découvert un moyen de stocker et de transporter à des températures élevées certains types de médicaments qui nécessiteraient généralement une congélation et un stockage au froid. Leur expérience de validation de principe a des implications importantes pour l'accès médical dans le monde en développement.

Pour l'étude, publié en ligne dans le Journal de la Royal Society Interface , l'équipe a stabilisé et préservé les réactifs d'expression de protéines « sans cellule », des composants de cellules vivantes qui contiennent la machinerie cellulaire pour produire de nouvelles protéines. La méthode de conservation, développé par l'auteur principal de l'étude, David Karig, consiste à sécher les réactifs d'expression protéique en poudre à l'air libre. Lorsque ces extraits cellulaires en poudre sont ensuite combinés avec de l'eau et des types d'ADN spécifiques, le mélange crée des réactions qui produisent des protéines pour la thérapeutique ou les vaccins, selon le type d'ADN utilisé.

Typiquement, les réactifs d'expression de protéines acellulaires conservés sont instables au-dessus des températures de congélation, faire du stockage frigorifique une nécessité, ce qui à son tour rend ce type de traitement non viable dans les pays en développement et les régions reculées du monde. Dans les scénarios de catastrophe, cette méthode de conservation pourrait faciliter la distribution et la production rapides d'importants vaccins de terrain.

"Notre méthode permet aux systèmes d'expression de protéines de résister à des mois de stress thermique dans des conditions atmosphériques, ", a déclaré Karig. "La capacité qui en résulte de produire efficacement des protéines avec des réactifs qui peuvent être facilement stockés et distribués dans des conditions difficiles surmonte bon nombre des défis associés à la mise en œuvre de nouvelles thérapies dans les zones reculées."

Pour démontrer le potentiel d'application de leurs résultats, les chercheurs ont mélangé l'ADN avec les extraits cellulaires en poudre pour créer une réaction qui a produit des protéines de pyocine. Ces protéines combattent Pseudomonas aeruginosa, un agent pathogène courant résistant aux antibiotiques qui peut provoquer une pneumonie, infections des voies urinaires, infections des tissus mous, et la septicémie. Les extraits cellulaires en poudre avaient 136 jours et avaient été conservés à 97,5 degrés Fahrenheit (température corporelle typique). D'après leurs conclusions, les chercheurs ont pu produire suffisamment de protéines de pyocine à partir d'extraits cellulaires en poudre et d'un mélange d'ADN pour obtenir une réduction de 100 fois de la fraction de survie de P. aeruginosa.

"Le système de production de pyocine fournit un traitement de première intention efficace pour prévenir les infections des plaies dans les environnements de combat ou dans d'autres endroits éloignés où le transport de produits thérapeutiques produits en laboratoire serait infaisable, " dit Karig. " Alors que la fin de l'ère des antibiotiques approche, des plates-formes de terrain comme celle que nous présentons seront une prochaine étape nécessaire pour un stockage à faible coût, livraison, et la production de nouveaux médicaments.

L'équipe de recherche comprenait les co-auteurs Seneca Bessling, Peter Thielen, Sherry Zhang, et Joshua Wolfe.