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Les robots "DNA Origami" ciblent les cellules cancéreuses
En utilisant une technique appelée "DNA origami", des scientifiques américains ont créé des nanorobots de transport de molécules programmables capables de rechercher des cibles cellulaires particulières et de fournir des instructions spécifiques à suivre. Un exemple d'une telle utilisation pourrait être de dire aux cellules cancéreuses de se détruire. Les chercheurs écrivent sur leurs conclusions dans le numéro en ligne de vendredi de Science.
Les nanorobots programmables transportent des cargaisons de molécules qui sont libérées lorsque les aptamères (molécules peptidiques qui se lient à une cible spécifique) dans leur structure se lient à des protéines spécifiques à la surface des cellules ciblées.
Des chercheurs de l’Institut d’Ingénierie Biologique de Wyss de l’Université Harvard ont modélisé la technologie sur les globules blancs du système immunitaire qui patrouillent dans le sang, à la recherche de signes de troubles. Ils espèrent qu'un jour, il sera utilisé pour programmer des réponses immunitaires pour traiter les maladies.
La méthode de l'origami ADN est celle qui plie les brins d'ADN en formes complexes en trois dimensions.
Cette dernière étude est considérée comme une percée car elle rassemble les progrès récents de l’origami ADN qui ont été mis au point dans les centres de recherche du monde entier, pas seulement au Wyss Institute, pour tenter de tuer les cellules cancéreuses dans un environnement hautement sélectif. façon.
Le premier auteur, le Dr Shawn Douglas, un chercheur en développement technologique de Wyss lorsqu'il a travaillé sur l'étude, et ses collègues, ont conçu leur robot nanométrique sous la forme d'un baril ouvert composé de deux moitiés reliées par une charnière. (Douglas est maintenant professeur adjoint à la faculté des sciences de la vie et au nano-centre de l'université Bar-Ilan en Israël).
Les deux moitiés sont fermées par des verrous spéciaux d'ADN qui répondent à des cibles particulières en permettant aux deux moitiés de s'ouvrir et d'exposer leur charge utile.
Les cibles auxquelles répondent les verrous sont des combinaisons particulières de protéines de la surface cellulaire: par exemple, elles peuvent être des marqueurs de maladies.
Le canon à ADN peut contenir diverses charges utiles. Les exemples incluent des molécules avec des instructions spécifiques auxquelles les récepteurs sur les surfaces cellulaires répondent, les amenant à modifier les signaux qu'ils envoient aux cellules.
Les chercheurs ont démontré la technologie sur des cellules de deux types de cancer: la leucémie et le lymphome. Le message encodé dans la charge était d'activer le commutateur de suicide des cellules. Cela déclenche une caractéristique standard de toutes les cellules, appelée apoptose, qui permet d'éliminer les cellules vieillissantes ou anormales.
Les cellules leucémiques et lymphomateuses ne parlent pas le même langage, de sorte que les instructions de déclenchement du suicide devaient être codées selon différentes combinaisons d'anticorps.
L'auteur principal, Dr George Church, membre du corps professoral de Wyss et professeur de génétique à la faculté de médecine de Harvard, a déclaré à la presse:
"Nous pouvons enfin intégrer les fonctions de calcul logiques et de détection via des nanostructures complexes, mais prévisibles, parmi les premiers hybrides d'ADN structurel, d'anticorps, d'aptamères et de clusters atomiques métalliques, visant à cibler de manière très spécifique les cancers cellules."
La polyvalence de la technologie émule celle des globules blancs capables de détecter toute une gamme de signaux de détresse cellulaire, de se lier aux cellules et de transmettre ensuite les instructions d’autodestruction appropriées dans le langage de ce type de cellule.
Le nanorobot d'ADN utilise des composants modulaires pour atteindre une gamme similaire de polyvalence: différentes charnières, différentes charges utiles moléculaires. Celles-ci peuvent être activées et désactivées sur le "châssis" sous-jacent, un peu comme échanger divers moteurs et pneus dans et hors des voitures.
Un tel système devrait pouvoir traiter diverses maladies. La nanotechnologie de l'ADN est largement reconnue comme un moyen potentiel de délivrer des médicaments et des signaux moléculaires: un autre avantage est la biodégradabilité.
Cependant, il existe des défis considérables en ce qui concerne la programmation de cette minuscule machine, sans parler de la manière de créer la bonne structure, puis de l’ouvrir et de la fermer, puis de la rouvrir, de l’insérer, de la transporter et de la livrer.
L'étude représente un grand pas en avant pour relever ces défis, car trois nouveaux éléments ont été combinés pour la première fois. L'une d'entre elles est que le canon à ADN n'a pas de couvercle, les charges utiles peuvent être insérées latéralement en une seule étape: il n'est pas nécessaire d'ouvrir et de fermer le canon.
Le deuxième nouvel élément est que ce système utilise des verrous qui répondent aux protéines (et non à l’ADN ou à l’ARN comme les autres systèmes), qui se trouvent généralement à la surface des cellules. Et le troisième nouvel élément est qu'il utilise des fragments d'anticorps pour envoyer les signaux moléculaires, de sorte qu'en utilisant différentes combinaisons de ceux-ci, différents types de réponses immunitaires peuvent être répliqués pour cibler des maladies spécifiques.
Écrit par Catharine Paddock PhD
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