Nanostructures à stabilité améliorée pour le développement d’une nanomédecine anticancéreuse plus efficace


Nanostructures à stabilité améliorée pour le développement d'une nanomédecine anticancéreuse plus efficace

Des chercheurs de l’Université d’Aarhus ont trouvé un moyen de créer des nanostructures plus stables qui peuvent lier et assembler des biomolécules avec différentes fonctions qui, lorsqu’elles sont combinées, peuvent fournir des médicaments contre le cancer plus efficaces, par exemple. Le chiffre provient de l’article scientifique dans Angewandte Chemie Int. Ed., montrant un schéma de la nanostructure utilisée avec des chaînes de l’acide nucléique acyclique L-thréoninol (aTNA). Crédit photo : Angew. Chem.Int. Éd.

L’ADN a joué un rôle central dans le stockage de l’information génétique de chaque cellule pendant des millénaires et est constitué de brins avec une séquence spécifique de quatre blocs de construction différents. Ces brins d’ADN sont copiés par la cellule à chaque division cellulaire de manière extrêmement bien orchestrée, mais étonnamment, cette machinerie sophistiquée est régie par des règles très simples.

Ces dernières années, il a été découvert que ces règles simples sont utilisées non seulement dans le contexte du génie génétique, mais aussi construire des nanostructures d’ADN utiles grâce à la conception de brins d’ADN. Il a été démontré que ces nanostructures d’ADN ont un certain nombre de fonctions biomédicales utiles, telles que l’administration de médicaments anticancéreux exactement là où ils sont nécessaires dans le corps. Cela peut augmenter les effets du médicament et entraîner moins d’effets secondaires par rapport au traitement traditionnel du cancer.

Les nanostructures d’ADN sont également de plus en plus utilisées comme outil pour lier et assembler des biomolécules en structures multifonctionnelles. L’une de ces nanostructures d’ADN utilisées forme une structure ramifiée à quatre extrémités, appelées jonctions à 4 voies (4WJ), qui se produisent également naturellement.

En utilisant des versions spécialement conçues de ces structures 4WJ, la Harvard Medical School de Boston, par exemple, a pu lier et collecter divers anticorps qui, combinés, ont amené les lymphocytes T à attaquer plus intensément les cellules cancéreuses plus agressives, tuant ainsi les tumeurs.

Nanostructures d’ADN améliorées avec des blocs de construction artificiels

Les chercheurs du Centre de conception de médicaments biomoléculaires multifonctionnels (CEMBID) de l’Université d’Aarhus travaillent également à trouver de nouvelles façons de lier différents médicaments pour obtenir des mécanismes d’action toujours plus efficaces. Le groupe de recherche dirigé par le professeur Kurt Gothel vient de publier un article dans la revue Chimie Appliquée Int. Éd. avec des résultats incorporant les structures 4WJ mentionnées ci-dessus, mais dans une version améliorée. Le travail a été réalisé en collaboration avec les groupes de Jørgen Kjems et Ken Howard, qui font également partie du CEMBID.

Bien que ces nanostructures d’ADN (4WJ) soient intelligentes, elles présentent l’inconvénient des structures d’ADN en ce que l’ADN est en fait un polymère biodégradable. Cela signifie que les structures du sang sont décomposées plus rapidement que souhaité. De plus, les structures peuvent être si grandes qu’elles activent elles-mêmes le système immunitaire. Pour que les structures puissent être utilisées en diagnostic ou en médecine, il est crucial que les structures soient très stables et non toxiques et ne déclenchent pas elles-mêmes une réaction immunitaire chez le patient.

Anders Märcher, postdoctorant dans le groupe de recherche de Kurt Gothelf et membre du CEMBID, avec ses collègues chercheurs, a maintenant trouvé un moyen d’augmenter la stabilité de ces nanostructures. Ils y sont parvenus en utilisant de petites chaînes appelées oligonucléotides de blocs de construction artificiels et modifiés pour former la nanostructure. Les oligonucléotides artificiels, Märcher et al. L’utilisation est appelée acide nucléique L-thréoninol acyclique (aTNA) et fonctionne de la même manière et aussi bien que les éléments constitutifs naturels de l’ADN. La molécule de sucre (désoxyribose) dans les éléments constitutifs naturels est remplacée par une molécule de sucre artificielle (L-thréoninol acyclique), qui renforce la structure globale.

Les résultats positifs ont montré que les structures 4WJ avec le bloc de construction artificiel aTNA sont très stables, ne sont pas dégradées dans le sang, sont manifestement non toxiques pour les cellules et ne provoquent pas de réponse immunitaire non spécifique. Lorsque les chercheurs ont couplé un type spécifique de biomolécule connue pour se lier à un biomarqueur dans des cellules cancéreuses du sein hautement spécifiques à la nouvelle structure 4WJ, il s’est avéré que la structure 4WJ pouvait s’avérer pour cibler les médicaments anticancéreux afin de diriger les cellules souhaitées. De plus, en modifiant davantage la nouvelle structure 4WJ, ils pourraient prolonger sa durée de dans la circulation sanguine et donc également l’effet du médicament qui peut être couplé à la nanostructure d’ADN.

Les chercheurs envisagent que leur structure 4WJ, construite à partir de blocs de construction artificiels, puisse être utilisée à la fois comme un outil pour administrer des médicaments au bon endroit dans le corps d’un patient. De plus, ils voient que cela peut être un outil précieux dans la recherche. Par exemple, les chercheurs envisagent que les effets de différentes combinaisons de biomolécules anticancéreuses peuvent être examinés plus rapidement et plus efficacement, de sorte que le traitement anticancéreux le plus efficace puisse être trouvé plus rapidement.


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Plus d’information:
Anders Märcher et al, Composé à quatre voies d’acide nucléique acyclique ( l )-thréoninol fonctionnalisé avec une stabilité élevée in vitro et in vivo, Édition internationale d’Angewandte Chemie (2022). DOI : 10.1002/anie.202115275

Fourni par l’Université d’Aarhus

Citation: Nanostructures with Improved Stability for the Development of Effective Cancer Nanomedicine (20 avril 2022) Extrait le 21 avril 2022 de https://phys.org/news/2022-04-nanostructures-stability-Effective-cancer-nanomedicine.html

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