Des chercheurs de l'Université de Stanford ont découvert un moyen rapide et durable de produire synthétiquement en laboratoire un composé prometteur contre le cancer. La disponibilité du composé a été limitée car sa seule source naturelle actuellement connue est une seule espèce végétale qui pousse uniquement dans une petite région de forêt tropicale du nord-est de l'Australie.

Le composé, désigné EBC-46 et techniquement appelé tiglate de tigilanol, agit en favorisant une réponse immunitaire localisée contre les tumeurs. La réponse brise les vaisseaux sanguins de la tumeur et finit par tuer ses cellules cancéreuses. EBC-46 est récemment entré dans des essais cliniques sur l'homme suite à son taux de réussite extrêmement élevé dans le traitement d'un type de cancer chez le chien.

Compte tenu de sa structure complexe, cependant, EBC-46 était apparu synthétiquement inaccessible, ce qui signifie qu'aucune voie plausible ne semblait exister pour le produire pratiquement en laboratoire. Cependant, grâce à un procédé astucieux, les chercheurs de Stanford ont démontré pour la première fois comment transformer chimiquement une matière première végétale abondante en EBC-46.

En prime, ce processus peut produire des "analogues" de l'EBC-46, des composés chimiquement similaires, mais qui pourraient s'avérer encore plus efficaces et potentiellement traiter un éventail étonnamment large d'autres maladies graves. Ces maladies, qui comprennent le sida, la sclérose en plaques et la maladie d'Alzheimer, partagent toutes des voies biologiques affectées par la cible d'EBC-46, une enzyme clé appelée protéine kinase C, ou PKC.

"Nous sommes très heureux d'annoncer la première synthèse évolutive d'EBC-46", a déclaré Paul Wender, professeur Francis W. Bergstrom à l'École des sciences humaines et des sciences, professeur de chimie et, par courtoisie, de chimie et de biologie des systèmes à Stanford. , et auteur correspondant d'une étude décrivant les résultats dans la revue Nature Chemistry . "Être capable de fabriquer EBC-46 en laboratoire ouvre vraiment d'énormes opportunités de recherche et cliniques."

Les co-auteurs de l'étude sont Zachary Gentry, David Fanelli, Owen McAteer et Edward Njoo, tous titulaires d'un doctorat. étudiants du laboratoire de Wender, ainsi que l'ancien membre Quang Luu-Nguyen.

Wender a exprimé l'immense satisfaction que l'équipe de recherche a ressentie face à la percée de la synthèse EBC-46. "Si vous deviez visiter le laboratoire les premières semaines après leur réussite", a déclaré Wender, "vous auriez vu mes brillants collègues sourire jusqu'aux oreilles. Ils ont été capables de faire quelque chose que beaucoup de gens avaient considéré comme impossible."

Depuis une région éloignée

Le tiglate de tigilanol est initialement apparu grâce à un processus automatisé de sélection de candidats-médicaments par QBiotics, une société australienne. Dans la nature, le composé apparaît dans les graines du fruit rose de l'arbre blushwood, Fontainea picrosperma. Les marsupiaux tels que les rats-kangourous musqués qui mangent des fruits de blushwood évitent les graines riches en tiglate de tigilanol, qui, lorsqu'elles sont ingérées, provoquent des vomissements et de la diarrhée.

L'injection de doses beaucoup plus faibles d'EBC-46 directement dans certaines tumeurs solides modifie la signalisation cellulaire par PKC. Plus précisément, EBC-46 est proposé pour activer certaines formes de PKC, qui à leur tour influencent l'activité de diverses protéines dans les cellules cancéreuses, attirant une réponse immunitaire par le corps de l'hôte. L'inflammation qui en résulte rend le système vasculaire de la tumeur (vaisseaux sanguins) perméable, et cette hémorragie provoque la mort de la croissance tumorale. Dans le cas de tumeurs malignes cutanées externes, les tumeurs forment des croûtes et tombent, et des moyens d'administrer EBC-46 aux tumeurs internes sont à l'étude.

En 2020, l'Agence européenne des médicaments et la Food and Drug Administration des États-Unis ont approuvé un médicament à base d'EBC-46, vendu sous le nom de marque Stelfonta, pour traiter le cancer des mastocytes, les tumeurs cutanées les plus courantes chez les chiens. Une étude a montré un taux de guérison de 75% après une seule injection et un taux de 88% après une deuxième dose. Des essais cliniques ont depuis commencé pour les cancers de la peau, de la tête et du cou et des tissus mous chez l'homme.

Sur la base de ces recherches émergentes et des besoins cliniques associés aux limitations géographiques des graines sources, les scientifiques ont envisagé de mettre en place des plantations spéciales pour les arbres blushwood. Mais cela pose une foule de problèmes. Pour commencer, les arbres nécessitent une pollinisation, ce qui signifie que le bon type d'animaux pollinisateurs doit être à portée de main, et que les arbres doivent être plantés à des densités et à des distances appropriées pour faciliter la pollinisation. De plus, les variations saisonnières et climatiques affectent les arbres, ainsi que les agents pathogènes. Réserver des parcelles pour les arbres à blushwood pose en outre des problèmes d'utilisation des terres.

"Pour une production durable et fiable d'EBC-46 dans les quantités dont nous avons besoin", a déclaré Wender, "nous devons vraiment emprunter la voie synthétique."

Fabriquer EBC-46 à partir de rien

Un bon point de départ pour la fabrication d'EBC-46, ont réalisé Wender et ses collègues, est le phorbol composé dérivé de plantes. Plus de 7 000 espèces végétales produisent des dérivés de phorbol dans le monde et les graines riches en phorbol sont commercialement peu coûteuses. Les chercheurs ont sélectionné le Croton tiglium, communément appelé croton purgatif, une herbe utilisée dans la médecine traditionnelle chinoise.

La première étape de la préparation d'EBC-46, explique Wender, est similaire à une expérience quotidienne. "Vous achetez un sac de ces graines, et c'est un peu comme faire du café le matin", a déclaré Wender. "Vous broyez les graines et faites passer du solvant chaud dessus pour extraire l'ingrédient actif", dans ce cas une huile riche en phorbol.

Après avoir traité l'huile pour produire du phorbol, les chercheurs ont ensuite dû trouver un moyen de surmonter le défi auparavant insurmontable consistant à recouvrir une partie de la molécule, appelée le cycle B, avec des atomes d'oxygène soigneusement placés. Ceci est nécessaire pour permettre à EBC-46 d'interagir avec PKC et de modifier l'activité de l'enzyme dans les cellules.

Pour guider leurs études chimiques et biologiques, les chercheurs se sont appuyés sur les instruments du Stanford Neuroscience Microscopy Service, du Stanford Cancer Institute Proteomics/Mass Spectrometry Shared Resource et du cluster Stanford Sherlock pour la modélisation informatique.

Grâce à ces conseils, l'équipe a réussi à ajouter des atomes d'oxygène supplémentaires à l'anneau B du phorbol, d'abord via une réaction dite ène (prononcé "een") menée dans des conditions d'écoulement, où les réactifs se mélangent lorsqu'ils traversent des tubes. L'équipe a ensuite introduit d'autres groupes cycliques B de manière progressive et contrôlée pour obtenir les arrangements spatiaux souhaités des atomes. Au total, seulement quatre à six étapes ont été nécessaires pour obtenir des analogues d'EBC-46 et une douzaine d'étapes pour atteindre EBC-46 lui-même.

Wender espère que la disponibilité beaucoup plus large d'EBC-46 et de ses composés cousins ​​influençant la PKC offerte par cette approche révolutionnaire accélérera la recherche de nouveaux traitements potentiellement révolutionnaires.

"Alors que nous en apprenons de plus en plus sur le fonctionnement des cellules, nous en apprenons davantage sur la façon dont nous pouvons contrôler cette fonctionnalité", a déclaré Wender. "Ce contrôle de la fonctionnalité est particulièrement important pour traiter les cellules qui deviennent incontrôlables dans des maladies allant du cancer à la maladie d'Alzheimer."

Wender est également membre de Stanford Bio-X et du Stanford Cancer Institute, et membre de Sarafan ChEM-H. + Explorer plus loin

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