Les chercheurs développent un nano-porteur stable pour les médicaments

Les médicaments ont souvent des effets secondaires indésirables. L'une des raisons est qu'ils atteignent non seulement les cellules malsaines auxquelles ils sont destinés, mais qu'ils atteignent également et ont un impact sur les cellules saines. Des chercheurs de l'Université technique de Munich (TUM), en collaboration avec le KTH Royal Institute of Technology de Stockholm, ont mis au point un nano-porteur stable pour les médicaments. Un mécanisme spécial garantit que les médicaments ne sont libérés que dans les cellules malades.

Le corps humain est composé de milliards de cellules. Dans le cas du cancer, le génome de plusieurs de ces cellules est modifié pathologiquement de sorte que les cellules se divisent de manière incontrôlée. La cause des infections virales se trouve également dans les cellules affectées. Pendant la chimiothérapie par exemple, des médicaments sont utilisés pour tenter de détruire ces cellules. Cependant, la thérapie a un impact sur tout le corps, endommageant également les cellules saines et entraînant des effets secondaires parfois assez graves.

Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Oliver Lieleg, professeur de biomécanique et membre de la TUM Munich School of BioEngineering, et le professeur Thomas Crouzier du KTH a développé un système de transport qui libère les agents actifs des médicaments uniquement dans les cellules affectées. «Les vecteurs de médicaments sont acceptés par toutes les cellules», explique Lieleg. « Mais seules les cellules malades devraient être capables de déclencher la libération de l'agent actif. »

L'ADN synthétique maintient les vecteurs de médicaments fermés

Les scientifiques ont maintenant montré que le mécanisme fonctionne dans des systèmes de modèles tumoraux basés sur des cultures cellulaires. Ils ont d'abord emballé les ingrédients actifs. Pour ce faire, ils ont utilisé des soi-disant mucines, l'ingrédient principal du mucus que l'on trouve par exemple sur les muqueuses de la bouche, de l'estomac et des intestins. Les mucines sont constituées d'un fond protéique auquel les molécules de sucre sont ancrées. « Puisque les mucines se produisent naturellement dans le corps, les particules de mucine ouvertes peuvent plus tard être décomposées par les cellules », explique Lieleg.

Une autre partie importante de l'emballage est également présente naturellement dans l'organisme: l'acide désoxyribonucléique (ADN), porteur de notre information génétique. Les chercheurs ont créé synthétiquement des structures d'ADN avec les propriétés souhaitées et ont lié chimiquement ces structures aux mucines. Si du glycérol est maintenant ajouté à la solution contenant les molécules d'ADN de mucine et l'ingrédient actif, la solubilité des mucines diminue, elles se replient et enferment l'agent actif. Les brins d'ADN se lient les uns aux autres et stabilisent ainsi la structure afin que les mucines ne puissent plus se déplier.

La serrure à la clé

Les particules stabilisées à l'ADN ne peuvent être ouvertes que par la bonne « clé » afin de libérer à nouveau les molécules d'agent actif encapsulé. Ici, les chercheurs utilisent ce qu'on appelle des molécules de microARN. L'ARN ou acide ribonucléique a une structure très similaire à celle de l'ADN et joue un rôle majeur dans la synthèse des protéines par l'organisme; il peut également réguler d'autres processus cellulaires.

Les cellules cancéreuses contiennent des brins de microARN dont nous connaissons précisément la structure. Afin de les utiliser comme clés, nous avons modifié la serrure en conséquence en concevant méticuleusement les brins d'ADN synthétique qui stabilisent nos particules de support de médicaments. « 

Ceren Kimna, auteur principal de l'étude

Les brins d'ADN sont structurés de telle manière que le microARN peut se lier à eux et par conséquent briser les liaisons existantes qui stabilisent la structure. Les brins d'ADN synthétique dans les particules peuvent également être adaptés aux structures de microARN qui surviennent avec d'autres maladies telles que le diabète ou l'hépatite.

L'application clinique du nouveau mécanisme n'a pas encore été testée; des examens de laboratoire supplémentaires avec des systèmes de modèles de tumeurs plus complexes sont d'abord nécessaires. Les chercheurs prévoient également d'étudier la modification supplémentaire de ce mécanisme pour libérer des agents actifs afin d'améliorer les thérapies anticancéreuses existantes.

La source:

Université technique de Munich (TUM)

Référence du journal:

Kimna, C., et coll. (2020) Les brins d'ADN déclenchent la libération intracellulaire de médicaments à partir de nanotransporteurs à base de mucine. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.0c04035.

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