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Les nano-usines pourraient fabriquer des drogues sur les sites de tumeurs

Une équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) aux États-Unis a conçu des nanoparticules qui produisent des protéines lorsque la lumière ultraviolette (UV) les éclaire: elles suggèrent que l’idée pourrait être utilisée pour créer des «nano-usines» médicaments sur les sites tumoraux pour lutter contre le cancer.
Ils écrivent sur leur travail dans le numéro en ligne du 20 mars du journal Nano Letters, et il y a aussi une description dans un article publié sur le site Web du MIT cette semaine.
Les médicaments à base de protéines qui combattent le cancer existent, mais ils sont limités par le fait que le corps les décompose avant de pouvoir atteindre leur destination.
L'équipe, basée dans le laboratoire du professeur David H. Koch de l'Institut MIT, Robert Langer, semble avoir surmonté ce problème en concevant un moyen de fabriquer les protéines sur place, in situ, en utilisant la nanotechnologie.
Les scientifiques se tournent de plus en plus vers la nanotechnologie pour cibler la thérapie au niveau cellulaire.
Par exemple, une autre étude récemment publiée par l'Université Johns Hopkins a décrit comment utiliser des bactéries inoffensives pour «remonter» des nanofils, des billes et d'autres nanostructures à des endroits ciblés du corps humain. Et les scientifiques de la Northwestern University ont mis au point une nanoparticule capable de délivrer des médicaments directement au noyau d’une cellule cancéreuse.
L'idée derrière les nanoparticules du MIT, c'est que lorsqu'elles atteignent leur destination, elles émettent une lumière ultraviolette et se transforment en usines de protéines, rendant les molécules du médicament anticancéreux à l'endroit où elles sont nécessaires.
Ils ont eu l'idée de penser à des moyens d'attaquer les tumeurs métastatiques, celles qui se développent à partir de cellules cancéreuses ayant migré du site d'origine du cancer. 9 décès par cancer sur 10 sont causés par de telles tumeurs.
Pour leur inspiration, ils se sont tournés vers la nature, où les cellules fabriquent leurs protéines en suivant les instructions du modèle d'ADN qu'elles copient d'abord dans l'ARN messager (ARNm).
L'ARNm transporte les instructions aux ribosomes, les structures cellulaires qui lisent les instructions afin d'assembler les acides aminés dans la séquence correcte pour fabriquer la protéine associée, un peu comme pour enfiler des perles pour former un collier.
Le premier auteur Avi Schroeder, un postdoc du laboratoire de Langer, a déclaré:
"Nous voulions utiliser des machines qui se sont déjà avérées très efficaces. Les ribosomes sont utilisés dans la nature et ils ont été perfectionnés par nature pendant des milliards d'années pour être la meilleure machine capable de produire des protéines."
Les nanoparticules s'auto-assemblent en utilisant des lipides pour former les enveloppes externes, les ribosomes, les acides aminés et les enzymes nécessaires à la synthèse des protéines. Et bien sûr, vous devez inclure des séquences d'ADN pour les protéines souhaitées.
Schroeder a déclaré que leur étude est la "première preuve de concept que vous pouvez réellement synthétiser de nouveaux composés à partir de matières premières inertes à l'intérieur du corps".
Les particules pourraient être utilisées pour délivrer de petites protéines qui attaquent les cellules cancéreuses, et éventuellement de grandes protéines comme les anticorps, pour déclencher le système immunitaire afin de détruire les tumeurs, a-t-il déclaré.
La partie astucieuse de la nanoparticule est de savoir comment activer l’usine de protéines: vous ne voulez pas que l’ADN soit libéré jusqu’à ce que vous soyez prêt à démarrer la synthèse des protéines.
L'ADN est piégé dans un composé appelé «cage chimique» appelé DMNPE, qui s'y lie de manière réversible mais le libère lorsqu'il est exposé à la lumière UV.
Pour tester leur idée, les chercheurs ont créé une nanoparticule programmée pour produire soit une protéine fluorescente verte (GFP), soit une luciférase, toutes deux faciles à détecter.
Ils les ont testés chez la souris et ont montré qu'ils produisaient les protéines une fois exposées à la lumière UV.
James Heath est professeur de chimie au California Institute of Technology et n’a pas participé à l’étude, mais semble très enthousiaste par le travail. Il dit qu'attendre que les nanoparticules atteignent leur objectif avant de les allumer pourrait être un bon moyen de minimiser les effets secondaires, par exemple d'un médicament particulièrement toxique.
Cependant, c'est une chose de démontrer quelque chose comme cela avec succès chez la souris, et une autre de le faire chez l'homme. De nombreux tests sont nécessaires avant de pouvoir affirmer que cette idée peut fournir des protéines thérapeutiques chez des patients humains, a déclaré Heath.
"Il reste beaucoup de détails à régler pour que cette approche thérapeutique soit viable, mais c'est un concept vraiment formidable et novateur, et cela suscite certainement l'imagination", a-t-il déclaré.
L'équipe travaille actuellement sur des nanoparticules capables de synthétiser des médicaments anticancéreux potentiels et de nouvelles manières d'activer les particules, par exemple en utilisant des niveaux d'acidité ou d'autres conditions biochimiques spécifiques à certaines régions du corps pour déclencher les «nano-usines».
Écrit par Catharine Paddock PhD

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