Nous avons interviewé le Dr Amusa Buminasan de la Fondation de recherche SENS lors de la conférence Ending Age-Related Diseases 2019 sur ses recherches sur la thérapie de restauration mitochondriale, l'importance des expériences sur des animaux modèles et son point de vue sur l'avenir de la recherche sur le vieillissement.
Le Dr Amusa Buminasan a obtenu sa maîtrise et son doctorat en biochimie respectivement à l'Université de Pune et au National Chemical Laboratory en Inde. Elle a poursuivi ses recherches sur les mitochondries à l'Université de Pennsylvanie et à l'Université Rutgers aux États-Unis. Elle a étudié en détail les mécanismes de fusion et de division dans les mitochondries, la biosynthèse des amas fer-soufre et l'apport de protéines aux mitochondries dans le cadre de son stage post-dock à l'American Heart Association.Amusa dirige actuellement le programme MitoSENS à Mountain View, en Californie. Son équipe de recherche étudie les mutations de l'ADN mitochondrial (ADNmt) et développe des méthodes pour restaurer la fonctionnalité perdue à la suite de ces mutations par l' expression allotopique des gènes mitochondriaux. Les mutations héréditaires de l'ADNmt peuvent entraîner des maladies graves et débilitantes, telles que NARP, le syndrome de Lei et MELAS.Grâce à ses technologies, l'équipe MitoSENS a déjà réussi à exprimer de manière stable le gène ATP8 et se réjouit de répéter le succès pour les 13 gènes dans un avenir proche. Leur objectif est de développer une thérapie génique sûre et efficace pour le traitement de la dysfonction mitochondriale.Entretien
Thomas Warner Lehner : Votre équipe de recherche a commencé à développer une méthode avancée pour l'expression allotopique de l'ADNmt en 2015, et elle a déjà montré des résultats très prometteurs. Quels obstacles à l'expression allotopique cette nouvelle méthode surmonte-t-elle et qu'est-ce que cela signifie, selon vous, pour la poursuite des recherches sur les animaux modèles?Amusa Buminasan : Le principal obstacle qui a été surmonté est que nous avons au moins exprimé les 13 gènes. Nous avons utilisé une seule approche pour apporter des corrections sérieuses aux 13 gènes, mais cette approche peut fonctionner différemment pour eux. Peut-être devrons-nous repenser l'approche indiquée pour chaque gène en raison de leurs caractéristiques.Ainsi, les 13 gènes diffèrent par leur longueur, leur hydrophobicité et les complexes qu'ils ciblent. Le principal obstacle est le facteur d'hydrophobicité. Les protéines recouvrent la membrane mitochondriale interne en plusieurs couches, et vous devez les obtenir de l'extérieur. Ces 13 protéines sont synthétisées dans une matrice et s'intègrent dans leurs complexes. Mais avec une expression allotopique, ils sont synthétisés dans le cytosol et doivent passer à travers deux membranes, puis arriver au bon endroit. Les mitochondries elles-mêmes ont des translocases (enzymes qui catalysent le transfert d'ions ou de molécules à travers les membranes) des membranes externe et interne, qui fonctionnent différemment. Selon la destination, différents mécanismes seront impliqués.Nous devons développer les protéines séquentiellement, l'une après l'autre, ou changer chacune d'elles pour qu'elles reconnaissent et s'engagent dans le bon chemin. Nous apporterons des corrections générales aux 13 gènes, et en plus, nous apporterons des corrections personnelles à chacun d'eux pour les rendre fonctionnels. La première étape consiste au moins à voir le résultat - et cette étape est terminée.Thomas Warner Lehner : Quels critères ont guidé MitoSENS lors du choix des gènes pour travailler l'expression allotopique?Amusa Buminasan: L'un des obstacles est de vérifier que notre technologie fonctionne vraiment, et pour cela nous avons besoin de systèmes modèles. La raison qui nous a permis de montrer que l'ATP8 fonctionne est la présence d'une lignée cellulaire patiente avec une mutation sérieuse nulle pour l'ATP8. Les mutations de l'ADNmt chez l'homme apparaissent à différents niveaux, mais il est plutôt inhabituel pour un patient de manquer complètement de protéines. Ceci est un événement rare. Mais l'ADN mitochondrial existe en hétéroplasmie . Le rapport des mitochondries mutantes et normales est un facteur déterminant le phénotype de la maladie. Ou la maladie est contenue du fait que les ADNmt normaux suppriment l'ADN mutant.L'une des raisons pour lesquelles nous étions convaincus du bon fonctionnement de l'ATP8 est que nous avons réussi à obtenir une lignée cellulaire nulle et à montrer que la protéine exogène arrive au bon endroit et restaure bon nombre de ses fonctions. En fait, la bonne lignée cellulaire est à notre disposition - un succès rare. Eh bien, pourquoi ne pas en profiter?Thomas Warner Lehner : Une revue publiée en avril de cette année par un groupe de scientifiques chinois a discuté des avantages de l'utilisation des mouches drosophiles comme modèle pour étudier les mutations de l'ADNmt. Pouvez-vous expliquer pourquoi le groupe MitoSENS préfère mener ses recherches sur les souris plutôt que sur les mouches?Amusa Buminasan: Comme nous l'avons appris lors de cette conférence, les mouches, au niveau biochimique, s'assurent que certaines méthodes fonctionnent, mais vous avez besoin de mammifères supérieurs pour passer aux essais cliniques chez l'homme. Encore une fois, il se trouve que nous avons un modèle de maladie de la souris pour le gène ATP8. Il s'agit d'un très bon modèle sans mutation nulle; la protéine est toujours disponible, mais c'est une protéine peu fonctionnelle.Les symptômes de la maladie sont légers, mais très importants. Ils sont caractéristiques du diabète ou de la résistance à l'insuline. D'un point de vue comportemental, les souris ne sont pas résistantes au stress. Pour cette raison, si l'ATP8 allotopique fonctionne et si nous pouvons le synthétiser dans le noyau cellulaire de la souris et restaurer ses fonctions, nous pouvons facilement démontrer que l'état du corps est revenu à la normale, à la fois d'un point de vue biochimique et comportemental. C'est pourquoi nous préférons la souris comme animal modèle.Thomas Warner Lehner : Pourquoi le développement et l'utilisation de la souris à modification maximale constituent-ils une étape importante dans le développement d'une thérapie anti-âge?Amusa Buminasan: Comme vous le savez, SENS finance la souris Maximally Modifiable. Actuellement, la thérapie génique est généralement réalisée à l'aide de vecteurs de virus adéno-associés, leur thérapie est temporaire. Même maintenant, le Dr Blasco l'a confirmé. Il y a des avantages à ce que l'effet soit temporaire - il semble s'affaiblir avec le temps. Mais dans le cadre de l'expression allotopique, nous souhaiterions que l'effet soit stable et permanent. Grâce à la souris Maximally Modifiable, nous pouvons mettre des gènes entiers dans le génome. En utilisant des virus adéno-associés, vous êtes limité par la charge utile que vous pouvez contribuer au génome. Et notre objectif est d'introduire les 13 gènes dans le génome au fil du temps. C'est une barre haute, mais c'est précisément ce que nous voulons atteindre.Pour y parvenir, nous avons créé la souris Maximally Modifiable afin d'y placer au moins un gène. Nous voulons, à l'avenir, placer d'autres gènes dans son génome afin que leur transcription et leur traduction soient contrôlées de la même manière que d'autres gènes mitochondriaux situés dans le noyau sont contrôlés. La souris à modification maximale est la mieux adaptée à cela.Thomas Warner Lehner: Une alternative à l'expression allotopique est l'expression xénotrope de protéines d'autres espèces qui fonctionnent de manière similaire. Un exemple d'expression xénotrope réussie a été montré dans l'ascidia oxydase alternative, qui a complètement restauré la viabilité de certaines Drosophiles mutées. Pourriez-vous dire quels sont les avantages de l'expression allotopique par rapport à l'expression xénotrope en ce qui concerne l'utilisation de la thérapie chez l'homme.Amusa Buminasan: Nous voulons que cela soit aussi humanisé que possible. Ces gènes sont étrangers au génome nucléaire. Vous avez peut-être déjà introduit de nouveaux profils immunitaires générés par ce gène étranger. Maintenant, si vous souhaitez utiliser l'expression xénotrope, cela apportera encore plus de modifications. Du point de vue des tests, nous devons vérifier tous les gènes d'autres organismes qui sont tombés dans le noyau. Nous pouvons apporter ces changements, mais nous voulons que les changements soient aussi humanisés que possible.Beaucoup de ces gènes, migrant vers le noyau au cours de l'évolution, ont acquis divers changements qui leur ont permis de se transformer. Chez certains animaux, le complexe I fonctionne grâce à une seule protéine, comme le NDI1dans la levure. Mais dans une cellule humaine, pour son fonctionnement, 47 protéines sont nécessaires, 7 d'entre elles sont synthétisées à partir de l'ADN mitochondrial et les 40 autres à partir de l'ADN nucléaire.Vous ne voudrez pas exprimer une protéine étrangère (NDI1), puis essayez de restaurer sa fonctionnalité. D'un point de vue purement expérimental, vous pouvez le faire, mais l'utiliser comme thérapie chez l'homme n'est pas une bonne idée si vous voulez maintenir l'intégrité de l'ensemble du complexe biochimique. Je ne peux même pas imaginer quelles difficultés peuvent survenir dans le processus. La thérapie génique est complexe en soi, et imagine maintenant la thérapie génique comme quelque chose comme un gène de levure.Thomas Warner Lehner : Quels termes réalistes pour l'apparence de la thérapie humaine pourriez-vous nommer?Amusa Buminasan: En fait, cette thérapie existe déjà, mais pour la version transcodée. Autrement dit, nous avons déjà un précédent. Tout ce que nous devons faire est de montrer que notre version est meilleure et a un meilleur profil immunitaire. C'est pourquoi nous voulons le faire sur des animaux modèles - pour montrer à quel point c'est meilleur. Je ne peux pas nommer les dates - c'est une question très difficile. Pendant la conférence, quelqu'un m'a déjà demandé. Si les études sur les animaux se passent bien, alors cinq ans. Pas cinq ans avant la thérapie humaine, mais cinq ans pour montrer que la méthode est assez bonne, pour commencer le développement d'une thérapie humaine basée sur elle.Thomas Warner Lehner: Plusieurs facteurs favorisent l'accumulation de mutations dans l'ADNmt au fil du temps. Est-il nécessaire de compléter l'expression allotopique des gènes d'ADNmt par d'autres thérapies qui réduiront le nombre de mutations qui surviennent avec le temps afin de voir un effet perceptible dans le vieillissement?Amusa Buminasan : Bonne question. Si vous complétez l'expression allotopique avec ce que vous avez déjà, par exemple, l'idébénone, l'élamiprétide ou quelque chose de similaire, cela sera utile. Tous sont des antioxydants et améliorent la fonction de la phosphorylation oxydative .Il s'agit cependant de thérapie génique chez les patients; leur maladie peut ne pas contribuer à l'adoption de cette thérapie. Leur complexe biochimique n'est pas entièrement fonctionnel, mais la thérapie complémentaire n'affecte qu'une partie de la cascade, tandis que les mitochondries ne fonctionnent généralement pas comme elles le devraient. Vous voudrez peut-être corriger leur maladie à un certain niveau, et seulement après cela, appliquez la thérapie génique pour vous assurer que la thérapie génique fonctionne.En ce qui concerne le vieillissement, la question qui se pose est de savoir si les mutations d'ADNmt sont ou non un facteur majeur de vieillissement. Notre objectif est d'aider les patients et, si possible, d'aller plus loin.Thomas Warner Lehner : Quelles sont, selon vous, les recherches les plus nécessaires en biotechnologie anti-âge pour progresser le plus possible dans ce domaine au cours des 10 prochaines années?Amusa Buminasan : Je pense que nous avons besoin de bons biomarqueurs. C'est ce qui manque sur le terrain. Tout le monde veut des solutions rapides. Il existe différents domaines de recherche, et chaque chercheur considère que le sien est important pour la lutte contre le vieillissement, mais je ne pense pas qu'ils conviennent. Je pense que le vieillissement ressemble plus à la répartition de l'ensemble du complexe au fil du temps. Par conséquent, nous avons besoin de meilleurs marqueurs et peut-être d'une meilleure compréhension de ce que signifie être en bonne santé (dans la vieillesse). Les gens ne devraient pas accepter qu’avec l’âge, ils vieillissent puis meurent. Il est peut-être nécessaire d'attirer l'attention du public sur le problème afin que les gens comprennent qu'il est normal de désirer et d'être en bonne santé tout au long de la vie.Thomas Warner Lehner : Quelle question, parmi celles qui ne vous ont jamais été posées auparavant, aimeriez-vous entendre des journalistes?Amusa Buminasan : C'est une question étonnamment difficile. Je ne peux pas y répondre pour le moment. Cependant, je veux dire quelque chose sur MitoMouse . Au nom de MitoTeam au SENS, je tiens à remercier LEAF pour son aide.RéférencesPfanner, N., Warscheid, B., Wiedemann N. (2019). Mitochondrial proteins: from biogenesis to functional networks. Nature Reviews: Mol Cell Bio, 20, 267-284.
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Traduit par Vladislav Genzhera, Volontaires SENS