Les propriétés élastiques et caoutchouteuses des nanoparticules d'ARN montrent comment ces particules ciblent les tumeurs

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Ohio State University Comprehensive Cancer Center – Arthur G. James Cancer Hospital et Richard J. Solove Research Institute (OSUCCC – James) montre que les nanoparticules d'ARN ont des propriétés élastiques et caoutchouteuses qui aident à expliquer pourquoi ces particules ciblent les tumeurs ainsi efficacement et pourquoi ils possèdent une moindre toxicité dans les études animales.

Les nanoparticules d'ARN sont très prometteuses pour l'administration ciblée de médicaments anticancéreux. La compréhension de leur structure et de leur comportement est essentielle pour leur utilisation future éventuelle.

Cette étude, publiée dans la revue ACS Nano, révèle que les nanoparticules d'ARN ont des propriétés élastiques et caoutchouteuses qui permettent aux molécules de s'étirer et de retrouver leur forme normale. Les chercheurs affirment que ces propriétés pourraient aider les particules à cibler les tumeurs en leur permettant de glisser à travers les parois mal formées des vaisseaux sanguins tumoraux et de pénétrer dans une masse tumorale.

Les chercheurs ont en outre prouvé que les mêmes propriétés caoutchouteuses permettaient à la nanoparticule d'ARN de glisser à travers les filtres rénaux pour excréter dans l'urine une demi-heure après l'injection systémique, les éliminant ainsi relativement rapidement du corps. Cela, à son tour, pourrait réduire la rétention de l'agent anticancéreux dans les organes vitaux, réduisant ainsi la toxicité d'un agent.

«Nous montrons que les nanoparticules d'ARN ont une flexibilité qui permet l'assemblage de structures moléculaires qui ont des angles extensibles», déclare le chef de l'étude et auteur correspondant Peixuan Guo, PhD, professeur au College of Pharmacy et Sylvan G. Frank Endowed Chair in Pharmaceutics et la distribution de médicaments. Guo fait également partie du programme de recherche thérapeutique translationnelle OSUCCC – James.

Ces découvertes démontrent les propriétés caoutchouteuses des nanoparticules d'ARN et la raison pour laquelle ces molécules sont très prometteuses pour des applications industrielles et biomédicales, en particulier en tant que vecteurs pour l'administration ciblée de médicaments anticancéreux. « 

Guo, directeur du Center for RNA Nanobiotechnology and Nanomedicine de l'État de l'Ohio.

Pour cette étude, Guo et ses collègues ont testé l'élasticité des polymères d'acide nucléique en étirant et en relaxant des nanoparticules d'ARN individuelles, tout en soumettant des nanoparticules d'ARN à des études d'élasticité à l'aide de pinces optiques à double faisceau intégrées au laboratoire Guo. Enfin, ils ont utilisé des modèles animaux pour étudier la biodistribution, l'excrétion et la rétention des nanoparticules d'ARN. Cela comprenait la mesure de l'excrétion des particules dans l'urine, ainsi que l'étude de l'effet de leur forme et de leur taille.

Les principales constatations comprennent:

  • Les nanoparticules d'ARN sont extensibles et rétractables, comme le caoutchouc, même après une extension et une relaxation répétées avec de multiples répétitions par des pincettes optiques.
  • Dans les modèles animaux, les nanoparticules d'ARN montrent un ciblage plus fort du cancer et une plus faible accumulation dans les organes sains par rapport aux nanoparticules d'or et de fer de taille similaire.
  • Également dans les modèles animaux, dans la demi-heure suivant l'injection systémique, des nanoparticules d'ARN de 5, 10 et 20 nm ont été filtrées par les reins et ont conservé leur structure d'origine dans l'urine, même si la limite supérieure de la taille des pores rénaux pour la filtration est généralement 5,5 nm. Cela suggère que les plus grosses nanoparticules d'ARN ont glissé comme du caoutchouc et de l'amibe à travers les pores de filtration, puis ont retrouvé leur taille et leur forme d'origine dans l'urine.

« Dans l'ensemble », dit Guo, « nous pensons que ces découvertes soutiennent davantage le développement de nanoparticules d'ARN pour la délivrance ciblée de médicaments anticancéreux ou d'ARN thérapeutique. »

Les subventions des National Institutes of Health (EB019036, CA151648 et CA207946) ont soutenu cette recherche.

Les autres chercheurs impliqués dans cette étude étaient Chiran Ghimire, Hongzhi Wang, Hui Li, Mario Vieweger et Congcong Xu, de l'Ohio State University.

La source:

Centre médical de l'Université d'État de l'Ohio Wexner

Référence du journal:

Ghimire, C., et al. (2020) Nanoparticules d'ARN comme caoutchouc pour forcer l'extravasation des vaisseaux pour améliorer le ciblage des tumeurs et pour l'excrétion rénale rapide afin de réduire la toxicité. ACS Nano. doi.org/ 10.1021 / acsnano.0c04863.

Vous pourriez également aimer...