La nanotechnologie de l'ADN - le domaine de recherche utilisant des molécules d'ADN comme matériau de construction - s'est développée rapidement au cours des dernières années et a permis la construction de nanostructures de plus en plus complexes. nanostructures d'ADN, comme l'origami ADN, servir d'excellente base pour les applications d'administration de médicaments à base de nanotransporteurs, et des exemples de leur utilisation dans des traitements médicaux ont déjà été démontrés. Bien que la stabilité de telles nanostructures d'ADN dans des conditions physiologiques puisse être améliorée, on sait peu de choses sur leur digestion par les endonucléases, lequel, trouvé partout dans notre sang et nos tissus, sont responsables de la destruction de l'ADN étranger dans notre corps.

Pour aborder cette question émergente, une équipe de chercheurs de l'Université d'Aalto (Finlande), l'Université de Jyväskylä (Finlande), Ludwig-Maximilian-Universität München (Allemagne) et Universität Paderborn (Allemagne) ont trouvé un moyen d'étudier la digestion induite par les endonucléases de nanostructures d'ADN chargées de médicaments en temps réel.

Les expériences précédentes des chercheurs ont utilisé la microscopie à force atomique à grande vitesse pour montrer que la conception de l'origami d'ADN joue un rôle dans la rapidité avec laquelle ils se séparent dans un environnement riche en endonucléases. Alors qu'ils pouvaient suivre le processus de digestion à un niveau de structure unique, l'approche était limitée à des formes d'origami d'ADN bidimensionnelles déposées sur un substrat de microscope.

Maintenant, le groupe a surveillé la dégradation de l'ADN et la libération subséquente du médicament anticancéreux doxorubicine (Dox) à partir des structures de l'ADN. Les liaisons médicamenteuses entre les paires de bases d'ADN.

"Nous avons observé à la fois les profils de digestion et de libération du médicament lorsque le médicament est libéré lors de la fragmentation de l'ADN par les nucléases, et surtout, dans la phase de résolution. Avec cette méthode, nous pouvons effectivement voir le comportement collectif de toutes les nanostructures lorsqu'elles flottent librement dans un liquide, " déclare le professeur auxiliaire Veikko Linko de l'Université d'Aalto, qui a dirigé l'étude.

"Il semble que la digestion se passe différemment sur les substrats et en solution, et en combinant ces deux types d'informations, nous pouvons mieux comprendre comment les nanostructures sont digérées par les nucléases dans la circulation sanguine. De plus, nous avons montré que les profils de libération du médicament étaient étroitement liés aux profils de digestion, et une large gamme de doses de médicaments pourrait être obtenue simplement en changeant la forme ou la géométrie de la nanostructure de l'ADN, " explique le doctorant Heini Ijäs, le principal auteur de la recherche.

Alors que l'équipe étudiait en détail la liaison de Dox aux structures d'ADN, ils ont découvert que la majorité des études précédentes ont largement surestimé la capacité de charge Dox de l'origami à ADN.

"Les effets anticancéreux des nanostructures d'ADN équipées de Dox ont été rapportés dans de nombreuses publications, mais il semble que ces effets aient été principalement causés par des molécules de Dox libres ou agrégées, pas par les motifs d'ADN chargés de drogue. Nous pensons que ce type d'informations est crucial pour le développement de systèmes d'administration de médicaments sûrs et plus efficaces, et nous rapproche un peu plus des applications biomédicales basées sur l'ADN du monde réel, " dit Ijäs.