Jusqu'en 1982, quiconque utilisait de l'insuline pour gérer son diabète l'obtenait de ce que nous considérions maintenant comme une source inhabituelle: les pancréas de vaches et de porcs, récoltés dans des abattoirs et expédiés en masse vers des usines de traitement pharmaceutique. Cette insolation posait cependant des problèmes: les fluctuations du marché de la viande ont eu une incidence sur le prix du médicament et les augmentations prévues du nombre de diabétiques ont incité les scientifiques à craindre des pénuries d’insuline dans les prochaines décennies.
Tout cela a changé avec l'introduction de Humulin, la première insuline humaine synthétique. Mais le médicament marquait une étape importante pour une autre raison également: il s'agissait du premier produit commercial issu du génie génétique, synthétisé par une bactérie modifiée pour inclure le gène de production de l'insuline humaine.
L’an dernier, l’American History Museum a acquis une poignée d’articles clés utilisés pour créer Humulin de Genentech, la société de San Francisco chargée de son développement, et les a exposés la semaine dernière dans une exposition intitulée «La naissance de la biotechnologie», offrant aux visiteurs une regardez à l'aube de l'ère du génie génétique.
Matériel d'électrophorèse utilisé dans les premières recherches génétiques à Genentech (Musée national d'histoire américaine) Le travail de Genentech a débuté par une découverte faite dans les années 1970 par deux scientifiques de la région de la baie, Herbert Boyer de UC San Francisco et Stanley Cohen de Stanford: des gènes d'organismes multicellulaires, y compris l'homme, pourraient être implantés dans des bactéries et continuer à fonctionner normalement. Peu de temps après, ils ont fait équipe avec le capital-risque Robert Swanson pour former la société, dans l’espoir de faire appel au génie génétique pour créer un produit commercialement viable.
Très tôt, ils ont décidé que l’insuline était un choix logique. “C'était pratique. C'était une protéine facile à manipuler, et c'était évidemment quelque chose dont beaucoup de gens avaient besoin », déclare Diane Wendt, une conservatrice du Smithsonian qui a travaillé sur l'affichage.
L'une de leurs premières réalisations a été la construction synthétique du gène de l'insuline humaine en laboratoire, une paire de bases génétiques à la fois. Afin de vérifier la précision de leur séquence, ils ont utilisé une technique appelée électrophorèse sur gel, dans laquelle l'électricité force l'ADN à travers un gel. Comme les plus gros morceaux d'ADN migrent plus lentement que les plus petits, le processus filtre efficacement le matériel génétique par taille, permettant ainsi aux chercheurs de sélectionner les morceaux qu'ils souhaitent, l'une des étapes clés des premières méthodes de séquençage génétique.
L'électrophorèse est encore largement utilisée, mais le matériel offert par Genentech est nettement plus improvisé que les configurations standard actuellement utilisées dans les laboratoires. "Vous pouvez voir que c'est fait à la main", dit Mallory Warner, qui a également travaillé sur l'affichage. "Ils ont utilisé des plaques de verre et des pinces pour reliures, car ils travaillaient très vite et ils voulaient quelque chose qu'ils pouvaient démonter et nettoyer facilement."
Une microforge servant à la fabrication de petits instruments en verre personnalisés fabriqués vers 1970 (Musée national de l'histoire américaine) Afin de manipuler l'ADN et d'autres molécules microscopiques, les chercheurs ont utilisé une variété de minuscules instruments en verre. Ils fabriquèrent eux-mêmes nombre de ces outils avec un appareil appelé microforge. Il s’agissait essentiellement d’un magasin d’outils extrêmement miniature, équipé de son propre microscope afin que les fabricants puissent voir ce qu’ils faisaient.
Un conteneur pour Eco R1, une enzyme utilisée en recherche génétique chez Genentech peu après le développement de Humulin (Musée national de l'histoire américaine) Après avoir synthétisé un gène pour l'insuline, les scientifiques ont dû l'assimiler dans l'ADN d'une bactérie afin que l'organisme produise lui-même de l'insuline. Pour ce faire, ils ont utilisé une variété d'enzymes, notamment Eco R1, un produit chimique qui coupe l'ADN à un emplacement précis, en fonction des paires de bases environnantes. Les chercheurs ont extrait de la bactérie de petites molécules d'ADN appelées plasmides, les ont sectionnées avec ces enzymes, puis ont utilisé d'autres enzymes pour coudre le gène d'insuline synthétique en place. Le nouveau plasmide hybride pourrait ensuite être inséré dans des bactéries vivantes.
Un réservoir de fermentation utilisé pour la culture de bactéries génétiquement modifiées (National Museum of American History) Après avoir réussi à créer des bactéries avec des copies du gène de l'insuline, les scientifiques de Genentech ont confirmé que les microbes pouvaient produire de l'insuline humaine en quantité suffisante dans une cuve de fermentation comme celle-ci. Les bactéries génétiquement modifiées ont ensuite été transmises aux chercheurs d’Eli Lilly, qui ont commencé à les produire en quantités commerciales pour les vendre. Voilà: insuline humaine synthétique.
Un prototype de canon à gènes développé par John Sanford, Ed Wolf et Nelson Allen à la Cornell University (Cornell University) Bien entendu, l’état de la biotechnologie a continué à évoluer dans les années qui ont suivi le lancement de Humulin, et le musée a également rassemblé des objets de valeur. L’un est un prototype de canon à gènes, mis au point par des scientifiques de l’Université Cornell au milieu des années 1980.
Grâce à ce dispositif, les scientifiques peuvent plus facilement introduire des gènes étrangers dans des cellules végétales en enrobant de minuscules particules métalliques dans l'ADN et en les envoyant au feu, forçant ainsi un petit pourcentage du matériel génétique à pénétrer dans le noyau des cellules et à pénétrer dans leur génome. Le prototype original du pistolet à gènes utilisait un pistolet à air modifié comme mécanisme de mise à feu et la technique s’est avérée efficace en modifiant des cellules d’oignon choisies pour leur taille relativement grande.
La première machine thermocycleuse, construite par des scientifiques de la Cetus Corporation (Cetus Corporation) Une autre innovation ultérieure a marqué l'ère de la biotechnologie: la réaction en chaîne par polymérase ou PCR, réaction chimique développée en 1983 par le biochimiste Kary Mullis, qui permettait aux scientifiques de multiplier automatiquement un échantillon d'ADN en plus grandes quantités avec beaucoup moins de travail manuel. Le premier prototype de machine de PCR, ou thermocycleur, était basé sur les connaissances des chercheurs sur le fonctionnement d'enzymes telles que l'ADN polymérase (qui synthétise l'ADN à partir de blocs de construction plus petits) à différentes températures. Il s'est appuyé sur des cycles de chauffage et de refroidissement pour générer rapidement de grandes quantités d'ADN à partir d'un petit échantillon.
«The Birth of Biotech» est exposé au rez-de-chaussée du American History Museum jusqu'en avril 2014.
