Uma molécula valiosa proveniente da árvore da casca do sabão e utilizada como ingrediente chave em vacinas, foi replicada pela primeira vez num hospedeiro vegetal alternativo, abrindo oportunidades sem precedentes para a indústria de vacinas.

Uma colaboração de pesquisa liderada pelo John Innes Center usou a sequência do genoma recentemente publicada da árvore de casca de sabão chilena (Quillaja saponaria) para rastrear e mapear os genes e enzimas indescritíveis na complicada sequência de etapas necessárias para produzir a molécula QS-21.

Usando técnicas de expressão transitória desenvolvidas no John Innes Center, a equipe reconstituiu a via química em uma planta de tabaco, demonstrando pela primeira vez a produção “livre da árvore” deste composto altamente valioso.

A professora Anne Osbourn FRS, líder do grupo do John Innes Center, disse: "Nosso estudo abre oportunidades sem precedentes para adjuvantes de vacinas de bioengenharia. Podemos agora investigar e melhorar esses compostos para promover a resposta imunológica humana às vacinas e produzir QS-21 de uma forma que não depende da extração da árvore de casca de sabão."

Os adjuvantes da vacina são imunoestimulantes que estimulam a resposta do corpo à vacina — e são um ingrediente chave das vacinas humanas contra herpes zoster, malária e outras em desenvolvimento.

O QS-21, um adjuvante potente, é obtido diretamente da casca da árvore sabão, levantando preocupações sobre a sustentabilidade ambiental do seu fornecimento.

Durante muitos anos, investigadores e parceiros industriais têm procurado formas de produzir a molécula num sistema de expressão alternativo, como leveduras ou plantas de tabaco. Mas a estrutura complexa da molécula e a falta de conhecimento sobre o seu percurso bioquímico na árvore impediram até agora que isso acontecesse.

Anteriormente, pesquisadores do grupo do professor Osbourn haviam montado a parte inicial do caminho que compõe a estrutura do QS-21. No entanto, a busca pela via completa mais longa, a cadeia acila que forma uma parte crucial da molécula que estimula as células imunológicas, permaneceu inacabada.

Num novo estudo publicado na Nature Chemical Biology, investigadores do John Innes Center utilizaram uma série de abordagens de descoberta de genes para identificar cerca de 70 genes candidatos e transferi-los para plantas de tabaco.

Ao analisar padrões e produtos de expressão gênica, apoiados pelas plataformas Metabolômica e de Ressonância Magnética Nuclear (NMR) no John Innes Center, eles conseguiram restringir a pesquisa aos 20 genes e enzimas finais que compõem a via QS-21.

A primeira autora, Dra. Laetitia Martin, disse: "Esta é a primeira vez que o QS-21 foi produzido em um sistema de expressão heterólogo. Isso significa que podemos entender melhor como essa molécula funciona e como podemos resolver questões de escala e toxicidade.

“O que é tão gratificante é que essa molécula é usada em vacinas e por poder torná-la de forma mais sustentável meu projeto tem impacto na vida das pessoas. É incrível pensar que algo tão gratificante cientificamente pode trazer tanto bem para a sociedade.

"A nível pessoal, esta investigação foi cientificamente extremamente gratificante. Não sou químico, por isso não poderia ter feito isto sem o apoio da plataforma metabolômica e da plataforma química do John Innes Center."