Le piante hanno grandi potenzialità come bioreattori per la produzione di
proteine con attività farmacologica. Per sicurezza, qualità del prodotto
e
costo, le piante offrono importanti vantaggi rispetto agli animali e ai
microrganismi: non ospitano virus dannosi per l'uomo, hanno un sistema di
sintesi delle proteine che è più simile a quello dei mammiferi che dei
microrganismi e costi di mantenimento di molto inferiori a quelli dei
fermentatori per microrganismi o degli animali transgenici.
Le immunoglobuline A (IgA) sono anticorpi presenti nelle secrezioni del
nostro corpo (secrezioni delle cavità intestinali, respiratorie e
riproduttive, saliva, latte, lacrime). IgA prodotte in bioreattori
potrebbero essere utilizzate come farmaci contro le numerose malattie che
originano da infezioni delle cavità del nostro corpo, ma i bassi livelli
di sintesi da parte di cellule di mammifero geneticamente trasformate ne
hanno finora impedito la produzione. Le IgA sono composte da quattro
diverse proteine e dunque sono il prodotto di quattro diversi geni.
Ricercatori del Guy's Hospital di Londra hanno prodotto un'IgA con
attività anti-Streptococcus mutans in piante di tabacco, trasformando
questa pianta con i quattro geni necessari.
Il batterio S. mutans è la maggiore causa della carie dentale. La proteina purificata dalle foglie è stata testata su volontari umani, con ottimi risultati d'inibizione della crescita del batterio nel cavo orale.
La produzione di questa proteina in tabacco è molto maggiore di quella
ottenuta in sistemi animali. Le IgA sono in gran parte secrete negli
spazi fra una cellula e l'altra delle piante di tabacco (come atteso, essendo proteine secrete anche nel nostro corpo), dove si accumulano in modo molto stabile. Nel nostro Istituto abbiamo tuttavia scoperto che una
percentuale non irrilevante è inviata ai vacuoli, dove è degradata. Evitando questo parziale trasporto al vacuolo si potrebbe dunque ottenere una resa ancora più elevata. Come mai questa proteina, se espressa in cellule vegetali, è in parte inviata ai vacuoli? I vacuoli sono i comparti idrolitici interni della cellula vegetale, così come i lisosomi lo sono nelle cellule animali.
Nelle cellule vegetali e animali le proteine destinate ai comparti idrolitici posseggono segnali (brevi sequenze aminoacidiche) che le indirizzano verso la giusta localizzazione, mentre quelle secrete sono
naturalmente prive di tali segnali. I segnali e i recettori sono però
diversi nelle piante e negli animali. In collaborazione con ricercatori
del Regno Unito abbiamo scoperto che una delle quattro proteine che
costituiscono l'IgA possiede alla propria estremità una sequenza di
aminoacidi che è parzialmente riconosciuta, probabilmente in modo
fortuito, come un segnale per lo smistamento al vacuolo: se questa
sequenza è rimossa tramite ingegneria genetica, IgA è totalmente secreta
dalle cellule vegetali. Questa scoperta apre la strada alla possibilità
di ottenere una secrezione totalmente efficiente ed aumentare dunque la
produzione di questo farmaco in piante geneticamente trasformate.
Riferimento bibliografico:
Hadlington JL, Santoro A, Nuttall J, Denecke J, Ma JK-C, Vitale A and
Frigerio L (2003) The C-terminal extension of a hybrid immunoglobulin A/G
heavy chain is responsible for its Golgi-mediated sorting to the vacuole.
Molecular Biology of the Cell, in corso di stampa.
Immagini:
