Les médicaments anticancéreux pourraient être distribués dans des cages moléculaires déverrouillées par la lumière


Les médicaments anticancéreux pourraient être distribués dans des cages moléculaires déverrouillées par la lumière

Crédit photo: Imperial College London

Les cages créées par les chercheurs impériaux conduire à une administration plus ciblée de médicaments anticancéreux, ce qui pourrait entraîner une plus grande efficacité et moins d’effets secondaires.

De nombreux médicaments, y compris les thérapies anticancéreuses, peuvent se décomposer dans le corps, les rendant moins efficaces et peuvent signifier plus de doses sont nécessaires. Ils peuvent également provoquer des effets secondaires lorsqu’ils endommagent les tissus sains.

Les chercheurs recherchent donc des moyens de rendre les médicaments plus ciblés et ne commencent à agir que lorsqu’ils atteignent la bonne partie du corps, comme le site d’une tumeur cancéreuse.

Aujourd’hui, des chercheurs du département de chimie de l’Imperial College de Londres ont mis au point un nouveau type de cage pour une molécule aux propriétés anticancéreuses. La libération de la molécule de la cage peut alors contrôlée par des stimuli externes tels que la . L’étude est publiée aujourd’hui dans chimie appliquée.

doctorat L’étudiant Timothy Kench a déclaré: « Nous sommes vraiment enthousiasmés par cette approche. En régulant l’activité biologique de petites molécules, nous pouvons développer des thérapies améliorées ou étudier des processus cellulaires spécifiques. »

Capturer les molécules de médicaments

La nouvelle cage emprisonne les molécules de médicament dans un support non toxique qui peut transporter le médicament vers l’emplacement souhaité avant qu’il ne soit libéré. La cage est composée de groupes volumineux de molécules qui s’enroulent autour du médicament et bloquent son activité biologique jusqu’à ce qu’il soit libéré par l’application d’un déclencheur.

Pour fabriquer la cage, l’équipe a utilisé un type spécifique de molécule appelée rotaxane. Les rotaxanes ont un anneau moléculaire qui est verrouillé sur un composant en forme d’haltère appelé essieu et a des groupes de butées aux deux extrémités pour empêcher l’anneau de glisser. L’anneau agit comme un bouclier de protection moléculaire, bloque l’accès à l’ et l’empêche d’interagir avec d’autres molécules.

Les chercheurs ont conçu un rotaxane avec un axe qui contient une molécule biologiquement active qui tue normalement les cellules cancéreuses en interagissant avec leur ADN. Tant que l’anneau est en place, la molécule active ne peut pas se lier à l’ADN, désactivant ainsi sa toxicité.

Cependant, lorsqu’elle est exposée à la lumière ou à une enzyme spécifique, une extrémité de l’axe se rompt, libérant l’anneau et permettant à la molécule active de se lier à l’ADN dans les cellules cancéreuses.

Les médicaments anticancéreux pourraient être distribués dans des cages moléculaires déverrouillées par la lumière

La lumière libère la molécule active (bleue) de la cage de la molécule et la lie à la cellule cancéreuse (grise). Crédit photo: Imperial College London

Combattre le cancer

La molécule active intégrée au rotaxane peut interagir particulièrement bien avec un type spécial de structure d’ADN appelé G-quadruplex (G4). En raison du rôle biologique que jouent ces structures d’ADN dans les cellules, elles ont été suggérées comme cibles médicamenteuses potentielles pour le cancer, donnant aux scientifiques l’espoir que des composés qui peuvent interagir avec G4 pourraient être utilisés comme nouveaux médicaments contre le cancer à l’avenir.

Les chercheurs ont d’abord testé leur nouveau porteur de médicament rotaxane sur des brins d’ADN extraits de cellules et n’ont trouvé aucune interaction, confirmant que l’anneau rotaxane bloquait l’accès au médicament.

Ensuite, ils ont testé leur rotaxane dans des cellules cancéreuses vivantes et ont initialement montré que le rotaxane chargé avec l’ingrédient actif n’était pas toxique pour ces cellules dans des conditions normales. Cependant, lorsqu’elles sont exposées à la lumière, presque toutes les cellules cancéreuses sont mortes en quelques heures, ce qui montre que la substance active pourrait être libérée dans les cellules cancéreuses cibles de manière hautement contrôlée.

Le suivi du rotaxane dans les cellules cancéreuses à l’aide de la microscopie confocale a montré qu’il restait dans les parties externes de la cellule qui ne contenaient pas d’ADN avant d’émettre de la lumière. Cependant, après que la lumière a été éclairée sur les cellules, la molécule active libérée s’est déplacée vers le noyau, où la majeure partie de l’ADN des cellules est stockée. Ces expériences suggèrent que c’est la liaison induite à l’ADN qui a provoqué la mort des cellules cancéreuses.

Le professeur Ramon Vilar a déclaré: « La capacité de délivrer des médicaments au bon endroit et au bon moment est un défi majeur en chimie médicinale. Nos recherches montrent que cela peut être fait en verrouillant des molécules actives dans les rotaxanes. »

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Alors que la lumière est un bon déclencheur pour savoir dans quelle mesure sa position et son intensité peuvent être contrôlées, en pratique, elle serait limitée aux cancers de la peau ou éventuellement à ceux qui peuvent être atteints avec un endoscope dans le corps. Les chercheurs testent donc également la possibilité de libérer l’anneau rotaxane avec des enzymes spécifiques que l’on ne trouve en abondance que dans les cellules cancéreuses. Dr. Jamie Lewis a déclaré:

Les « réactions de clic » utilisées pour fabriquer ces rotaxanes sont des réactions simples et modulaires qui relient des blocs de construction comme un kit Lego moléculaire. C’est génial car vous pouvez «cliquer» sur toutes sortes de molécules ensemble, ce qui rend notre approche très générale et adaptable. « 

La modularité de leur approche permettrait aux chercheurs d’utiliser une molécule anticancéreuse différente ou d’introduire un mécanisme d’activation alternatif. En fait, les chercheurs peuvent simplement sélectionner les composants qu’ils souhaitent et les cliquer ensemble en utilisant la même procédure.


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Plus d’information:
Timothy Kench et coll. Rotaxanes comme cages pour contrôler la liaison à l’ADN, la cytotoxicité et l’absorption cellulaire d’une petite molécule, Édition internationale d’Angewandte Chemie (2021). DOI: 10.1002 / anie.202100151

Fourni par Imperial College London

Citation: Les médicaments anticancéreux pourraient être dispensés dans des cages moléculaires à la lumière (2021, 7 avril), consulté le 7 avril 2021 sur https://phys.org/news/2021-04-cancer-drugs-molecular-cages.html étaient

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