Production verte de cryptophycines, agents anti-cancéreux prometteurs – CryptoGreen

Pour cela, nous proposons d’optimiser la production microbiologique de la cryptophycine-1 grâce à une étude complète de la production de ce métabolite en photo-bioréacteur dans des conditions finement contrôlées (lumière, source et apport d’azote, nutriment, pH, etc.). De plus, nous proposons une étude poussée de la biosynthèse de la cryptophycine-1, dont certaines étapes sont encore peu connues (on ne connaît pas le précurseur initial) par diverses approches : incorporation isotopique, enzymologie des polykétide synthases impliquées dans la biosynthèse. Nous proposons aussi de cartographier le métabolome secondaire de la souche Nostoc, en combinant des données de LC-MS haute résolution et de bioinformatique (fingerprinting model based on molecular networking) pour mieux décrypter la production de la cryptophycine-1 et de ses analogues. Cette puissante méthode moderne devrait aussi nous permettre d’identifier de nouveaux analogues de cryptophycine-1 potentiellement intéressants en tant qu’agents anti-cancéreux.
Enfin, nous proposons de préparer par semisynthèse de nouveaux analogues de cryptophycine-1 conjugués. Ces analogues seront vectorisés pour réduire leur toxicité en utilisant de nouvelles approches telles l’utilisation de ligands des neuropilines. Toutes ces nouvelles molécules seront testées pour leur propriété anti-cancéreuse, sur une plateforme de screening biologique dédiée.
Les trois équipes formant ce consortium ont des expertises tout à fait complémentaires : bioprocédés appliqués aux organismes photosynthétiques, études de la biosynthèse de métabolites spécialisés de cyanobactéries, expertise en chimie analytique et en particulier en LC-MS, étude métabolomique, chimie médicinale et des produits naturels, screening de molécules potentiellement anti-cancéreuses. Nous pensons que nous pourrons à la fin de ce programme de trois années produire de façon bio-économique de nouvelles molécules conjuguées dérivées de la cryptophycine-1 présentant des activités anti-cancéreuses prometteuses.

Travail en cours.

Les résultats du projet CryptoGreen auront certainement un impact à court terme dans le domaine du métabolisme spécialisé des bactéries. Nous prévoyons de faire la lumière sur la biosynthèse de la cryptophycine-1 et en particulier d'identifier le précurseur initial (le starter) de la cryptophycine synthase. Ce résultat devrait être facilement transposable à la biosynthèse des microcystines. Nous prévoyons également de décrire un bioprocédé robuste pour produire ce métabolite spécialisé en grande quantité. Encore une fois, ces données devraient être largement transposables à la production d'autres métabolites spécialisés cyanobactériens ayant des propriétés thérapeutiques potentielles. Nous pensons également que l'étude LC-MS approfondie proposée dans ce projet sera très utile pour les travaux futurs sur la cryptophycine-1 et ses analogues et devrait également être transposable à l'étude d'autres métabolites spécialisés cyanobactériens d'intérêt.
Les stratégies de chimie médicinale proposées dans ce projet pour améliorer la spécificité de la cryptophycine-1 en tant que médicament anticancéreux, devraient conduire à des résultats intéressants, bien que ces résultats devraient avoir un impact à moyen terme. Nous devrions être en mesure d'apporter la preuve de concept pour l'utilisation de conjugués de cryptophycine comme médicaments anticancéreux potentiels. En outre, nous devrions être en mesure de produire de nouvelles stratégies chimiques pour transformer la cryptophycine-1 et ses analogues qui devraient être très utiles à d'autres chimistes médicinaux.
Enfin, un objectif à long terme de la présente proposition est de produire un candidat médicament basé sur toutes les données produites au cours de ce projet de trois ans.
Toutes les données produites tout au long de ce projet de trois ans seront publiées et présentées en utilisant les réseaux de communication scientifique habituels. Nous prévoyons de publier les données produites par le consortium dans des revues scientifiques de haute qualité évaluées par des pairs. Nous avons également l'intention de présenter nos réalisations lors de symposiums internationaux.

En cours.

La cryptophycine-1 est un depsipeptide cyclique produit par des cyanobactéries du genre Nostoc. Ce métabolite spécialisé présente des activités antiprolifératives très puissantes, en agissant sur la tubuline. Néanmoins l’utilisation en clinique de la cryptophycine-1 ou d’analogue proche a été ralentie à cause d’une toxicité trop élevée. Récemment, il a été montré que des conjugués constitués de cryptophycine liée à des peptides pénétrants, présentaient une toxicité réduite grâce au ciblage spécifique des cellules tumorales.
Nous proposons, dans ce projet collaboratif de trois partenaires aux compétences complémentaires, de produire de la cryptophycine-1, à partir de la souche de cyanobactérie Nostoc ATCC 53789 cultivée en photo-bioréacteur, et de préparer par semisynthèse de nouveaux conjugués qui pourront servir de base pour la conception de nouveaux anti-cancéreux.
L’originalité de ce projet réside dans le fait d’utiliser une production microbiologique à partir d’un organisme photosynthétique, de la cryptophycine-1 comme alternative à la chimie de synthèse. Il s’agit donc avant tout de remplacer un processus de synthèse classique par un bioprocédé original.
Pour cela, nous proposons d’optimiser la production microbiologique de la cryptophycine-1 grâce à une étude complète de la production de ce métabolite en photo-bioréacteur dans des conditions finement contrôlées (lumière, source et apport d’azote, nutriment, pH, etc.). De plus, nous proposons une étude poussée de la biosynthèse de la cryptophycine-1, dont certaines étapes sont encore peu connues (on ne connaît pas le précurseur initial) par diverses approches : incorporation isotopique, enzymologie des polykétide synthases impliquées dans la biosynthèse. Nous proposons aussi de cartographier le métabolome secondaire de la souche Nostoc, en combinant des données de LC-MS haute résolution et de bioinformatique (fingerprinting model based on molecular networking) pour mieux décrypter la production de la cryptophycine-1 et de ses analogues. Cette puissante méthode moderne devrait aussi nous permettre d’identifier de nouveaux analogues de cryptophycine-1 potentiellement intéressants en tant qu’agents anti-cancéreux.
Enfin, nous proposons de préparer par semisynthèse de nouveaux analogues de cryptophycine-1 conjugués. Ces analogues seront vectorisés pour réduire leur toxicité en utilisant de nouvelles approches telles l’utilisation de ligands des neuropilines. Toutes ces nouvelles molécules seront testées pour leur propriété anti-cancéreuse, sur une plateforme de screening biologique dédiée.
Les trois équipes formant ce consortium ont des expertises tout à fait complémentaires : bioprocédés appliqués aux organismes photosynthétiques, études de la biosynthèse de métabolites spécialisés de cyanobactéries, expertise en chimie analytique et en particulier en LC-MS, étude métabolomique, chimie médicinale et des produits naturels, screening de molécules potentiellement anti-cancéreuses. Nous pensons que nous pourrons à la fin de ce programme de trois années produire de façon bio-économique de nouvelles molécules conjuguées dérivées de la cryptophycine-1 présentant des activités anti-cancéreuses prometteuses.