Découverte d’un système universel pour le transport des acides nucléiques dans les cellules


Découverte d'un système universel pour le transport des acides nucléiques dans les cellules

La polyvalence des nanoparticules est qu’elles peuvent fonctionner aussi bien pour différents acides nucléiques. Cela peut considérablement accélérer le développement de médicaments. Crédit photo : Tomas Bellon / IOCB Prague

Des chercheurs de l’IOCB Prague ont découvert un nouveau type de substance capable de transporter en toute sécurité divers types d’acides nucléiques utilisés à des fins thérapeutiques cellules, des éléments de base aux longues chaînes d’ARN ou d’ADN. L’universalité de leur système le distingue des solutions existantes et ouvre la porte à une grande variété d’utilisations dans le traitement des maladies génétiques ainsi que dans les vaccins à ARNm qui sont récemment devenus populaires. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.

Les acides nucléiques ADN et ARN sont principalement connus comme porteurs d’informations génétiques. Actuellement, la molécule d’ARNm qui constitue la base des vaccins génétiques contre COVID-19 a reçu beaucoup d’attention. La molécule d’ARNm sert en quelque sorte de recette pour la synthèse d’une certaine protéine, par exemple la protéine de pointe du coronavirus, contre laquelle l’organisme commence alors naturellement à produire des anticorps. Cette synthèse a lieu à l’intérieur de la , la molécule correspondante doit donc d’abord s’y rendre en toute sécurité.

« L’ARN est une substance très instable qui est sujette à une dégradation rapide. Afin de pouvoir le transporter dans la cellule, il doit être emballé de manière à être protégé de l’environnement et à assurer un transport sûr dans le corps de la cellule, ce qui est un problème trivial », explique Klára Grantz Šašková de Proteases. du groupe des agents pathogènes humains à l’IOCB de Prague.

En thérapie, les lipides sont utilisés en association avec d’autres molécules capables de se regrouper avec l’ARN et de former des nanoparticules dans lesquelles l’acide nucléique est protégé de son environnement. Ce principe est utilisé, par exemple, par les derniers vaccins à ARNm contre le coronavirus.

« Étant donné que différentes molécules d’ARN de différentes tailles sont utilisées pour chaque thérapie ciblée, il a été nécessaire de trouver une composition lipidique unique pour chaque type d’ARN spécifique pouvant emballer la molécule, la transporter dans la cellule puis la libérer. corps, ce qui rend le développement beaucoup plus difficile et lent », explique Petr Cígler, qui dirige le groupe de nanochimie synthétique à l’IOCB de Prague.

Découverte d'un système universel pour le transport des acides nucléiques dans les cellules

Nanoparticules lipidiques XMAN pour l’administration facile de différents types d’acides nucléiques thérapeutiques dans les cellules. Crédit photo : Tomas Bellon / IOCB Prague

Une équipe de chercheurs de l’IOCB Prague dirigée par Petr Cígler et Klára Grantz Šašková, en collaboration avec des chercheurs de l’Institut de génétique moléculaire de l’Académie tchèque des sciences, de l’Université Charles et du Centre BIOCEV, a découvert un nouveau type de nanoparticule qui ne nécessitent une complexité supplémentaire Les modifications sont capables de transporter des acides nucléiques de différentes longueurs dans les cellules, des blocs de construction de base des acides nucléiques et des siARN courts, utilisés en thérapie génique, aux ARNm et aux longues chaînes d’ADN. Ces nanoparticules, connues sous le nom de XMAN, ne sont pas toxiques pour l’organisme et peuvent facilement pénétrer dans le corps cellulaire et libérer leur charge avec une efficacité comparable pour la plupart des types d’acides nucléiques.

« La particularité de nos connexions est qu’elles fonctionnent de manière universelle. Cela signifie qu’ils peuvent transporter tout type d’acide nucléique dans les cellules et avec une efficacité très similaire à celle des hépatocytes humains primaires ou des lignées cellulaires de divers cancers hématologiques, qui constituent actuellement une cible thérapeutique difficile », explique Grantz Šašková.

« Un autre grand avantage est leur stabilité à long terme à des températures relativement normales. Contrairement aux vaccins à ARNm actuellement utilisés, qui doivent être conservés à moins 70 degrés Celsius, nos nanoparticules peuvent être conservées dans un réfrigérateur normal pendant plusieurs mois », ajoute Cígler.

Découverte d'un système universel pour le transport des acides nucléiques dans les cellules

Nanoparticules lipidiques XMAN pour l’administration facile de différents types d’acides nucléiques thérapeutiques dans les cellules. Crédit photo : Tomas Bellon / IOCB Prague

La capacité de transporter des molécules de différentes tailles dans les cellules rend le système plus facile à utiliser, même avec des thérapies géniques très différentes. En plus des vaccins à ARNm, ceux-ci incluent également des maladies telles que l’hémophilie A ou la mucoviscidose, qui sont causées par une production insuffisante d’une certaine protéine. Dans de tels cas, la molécule d’ARNm permet à la cellule de produire la protéine manquante.

Les nouvelles molécules peuvent également être utilisées pour traiter des maladies causées par la production de protéines pathologiques, telles que certaines formes d’amylose potentiellement mortelles, dans lesquelles les problèmes sont causés par la transthyrétine, une protéine perturbée. Dans de tels cas, il est possible de transporter un court segment d’ARN appelé siRNA (small interfering RNA), qui, lorsqu’il pénètre dans la cellule, est capable d’arrêter la production de la protéine nocive ou défectueuse.

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    Dr. Klára Grantz Šašková du groupe Proteases of Human Pathogens à l’IOCB Prague. Crédit photo : Tomas Bellon / IOCB Prague

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    Dr. Petr Cígler, chef du groupe de nanochimie synthétique à l’IOCB Prague. Crédit photo : Tomas Bellon / IOCB Prague

De nouvelles recherches sur de nouvelles nanoparticules lipidiques pourraient conduire à un transport ciblé dans certains types de cellules, ce qui est utile, entre autres, pour le développement de vaccins anticancéreux personnalisés ou de médicaments à ARN pour le traitement des maladies neurodégénératives.

Le nouveau système pour le transport d’acides nucléiques thérapeutiques dans les cellules a un grand potentiel pour le développement de nouveaux vaccins et médicaments. C’est pourquoi IOCB TECH, la filiale d’IOCB Prague, travaille intensément à leur commercialisation et négocie avec d’éventuels partenaires de l’industrie pharmaceutique.


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Plus d’information:
Zuzana Hejdankova et al., Nanoparticules lipidiques pour l’administration d’acide nucléique à large spectre, Matériaux fonctionnels avancés (2021). DOI : 10.1002 / adfm.202101391

Fourni par le CAS Institute for Organic Chemistry and Biochemistry

Citation: d’un système universel pour le transport des acides nucléiques dans les cellules (2021, 21 septembre), consulté le 21 septembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-09-discovery-universal-nucleinsäure-cells. html

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