Des usines nanométriques à protéines pour détruire les tumeurs

Des usines nanométriques à protéines pour détruire les tumeurs

Des usines nanométriques à protéines pour détruire les tumeurs 1344 1024 Sébastien BAGES

Les médicaments à base de protéines ont montré des résultats prometteurs dans le traitement du cancer, mais ils sont difficiles à acheminer parce que le corps les décompose généralement avant qu’elles n’atteignent leur destination.


Dans le but de contourner cet obstacle, une équipe de chercheurs du MIT a mis au point un nouveau type de nanoparticules qui peuvent synthétiser des protéines à la demande. Une fois que ces particules “usine-protéinique” atteignent leurs objectifs, les chercheurs peuvent se tourner sur leur synthèse par l’émission d’une lumière ultraviolette.

« Les particules pourraient être utilisées pour fournir de petites protéines qui tuent les cellules cancéreuses, et des protéines éventuellement plus grandes telles que des anticorps qui alarmeraient le système immunitaire pour détruire les tumeurs », dit Avi Schroeder, un post-doctorant au MIT, à l’Institut David H. Koch au département Integrative Cancer Research et qui a été l’auteur principal d’un article paru dans le journal NanoLetters.

« C’est la première preuve de concept que vous pouvez réellement synthétiser de nouveaux composés de matériaux inertes, directement de l’intérieur du corps », explique Schroeder, qui travaille dans les laboratoires Robert Langer, Professeur à l’Institut David H. Koch, et Daniel Anderson, un professeur associé dans les sciences de la santé et de la technologie et du génie chimique.

Langer et Anderson sont également auteurs de l’article, avec Michael Goldberg, Christian Kastrup et Levins Christopher.

 

Imiter la nature

Les chercheurs ont eu l’idée de créer des particules constructrice de protéines, en essayant de trouver de nouvelles façons d’attaquer les tumeurs métastatiques – celles qui se propagent de l’emplacement du cancer primitif à d’autres parties du corps. Ces métastases sont responsables de 90% des décès par cancer.

Ils ont décidé d’imiter la stratégie de fabrication des protéines déjà existante dans la nature. Les cellules stockent les instructions de fabrication des protéines à l’intérieur de l’ADN, qui sont ensuite copiés en ARN messager. L’ARNm transporte les plans de création des protéines vers des structures cellulaires appelées ribosomes, qui se chargent de lire l’ARNm et de le traduire en séquences d’acides aminés. Les acides aminés sont ensuite attachés ensemble pour former des protéines.

« Nous voulions utiliser ce mécanisme qui a déjà prouvé être très efficace. Les ribosomes sont utilisés dans la nature, après des milliards d’années de mises au point et sont devenus la meilleure machine productrice de protéines », décrit M. Schroeder.

Les chercheurs ont conçu de nouvelles nanoparticules qui s’auto-assemblent à partir d’un mélange contenant des lipides, qui forment la coquille extérieure des particules – ainsi qu’un mélange de ribosomes, des acides aminés et des enzymes nécessaires à la synthèse des protéines. Dans le mélange est également inclus des séquences d’ADN pour les protéines désirées.

L’ADN est piégé par un composé chimique appelé DMNPE, qui le lie de façon réversible à elle. Ce composé libère l’ADN lorsqu’il est exposé à la lumière ultraviolette.


Des usines nanométriques à protéines pour détruire les tumeurs

« Vous voulez être en mesure de le déclencher si le système se met en marche, uniquement lorsque vous voulez que cela fonctionne », dit Schroeder. « Lorsque les particules sont frappées par la lumière, l’ADN est libéré par un composé de mise en cage et peut donc entrer dans le cycle de production de la protéine ».

 

Usine programmable

Dans cette étude, les particules ont été programmées pour produire soit une protéine fluorescente verte (GFP) ou la luciférase, qui sont toutes deux facilement détectables. Les tests sur des souris ont montré que les particules ont été invitées à produire une protéine avec succès lorsque la lumière UV a brillé sur elles.

« Attendre que les particules atteignent leur destination, avant de les activer, pourrait aider à prévenir les effets secondaires d’un médicament particulièrement toxique », explique James Heath, Professeur de chimie à l’Institut de Technologie de Californie. « Toutefois, d’autres tests doivent être effectués afin de démontrer que les particules arriveraient bien à la destination prévue chez les humains, et qu’elles peuvent être utilisées pour produire des protéines thérapeutiques », dit-il.

« Il y a encore beaucoup de détails qui doivent être mis au point pour que cela soit une approche thérapeutique viable, mais c’est un concept vraiment génial et innovant, et ça va certainement donner des idées à beaucoup », souligne Heath, qui ne faisait pas partie de l’équipe de recherche.

Les chercheurs travaillent maintenant sur ​​les particules qui peuvent synthétiser de potentiels médicaments anticancéreux. Certaines de ces protéines sont aussi toxiques pour les cellules cancéreuses que celles en bonne santé – mais en utilisant cette méthode de livraison, la production de protéines pourrait être mise en marche uniquement dans la tumeur, et ainsi éviter tout effet secondaire dans les cellules saines.

L’équipe étudie également de nouvelles façons d’activer les nanoparticules. Les approches possibles incluent la production déclenchée par un haut niveau d’acidité ou d’autres conditions biologiques spécifiques à certaines régions du corps ou de cellules.


Citations du MIT
Crédits images : Avi Schroeder

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Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

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