Une équipe internationale de chercheurs de l'Université de Rome Tor Vergata et de l'Université de Montréal a rapporté, dans un article publié cette semaine dans Communication Nature , la conception et la synthèse d'une fronde moléculaire nanométrique constituée d'ADN de 20, 000 fois plus petit qu'un cheveu humain. Cette fronde moléculaire pourrait « tirer » et délivrer des médicaments à des endroits précis du corps humain une fois déclenchés par des marqueurs de maladie spécifiques.

La fronde moléculaire ne mesure que quelques nanomètres de long et est composée d'un brin d'ADN synthétique qui peut charger un médicament et ensuite agir efficacement comme l'élastique de la fronde. Les deux extrémités de cette « bande élastique » d'ADN contiennent deux fragments d'ancrage qui peuvent spécifiquement se coller à un anticorps cible, une protéine en forme de Y exprimée par le corps en réponse à différents agents pathogènes tels que les bactéries et les virus. Lorsque les fragments d'ancrage de la fronde reconnaissent et se lient aux bras de l'anticorps cible, l'"élastique" d'ADN est étiré et le médicament chargé est libéré.

"Une caractéristique impressionnante de cette fronde moléculaire, " dit Francesco Ricci, Professeur agrégé de chimie à l'Université de Rome Tor Vergata, "est qu'il ne peut être déclenché que par l'anticorps spécifique reconnaissant les balises d'ancrage de l'ADN" élastique ". En changeant simplement ces balises, on peut ainsi programmer la fronde pour libérer un médicament en réponse à une variété d'anticorps spécifiques. Étant donné que différents anticorps sont des marqueurs de différentes maladies, cela pourrait devenir une arme très spécifique entre les mains du clinicien."

"Une autre grande propriété de notre fronde, " ajoute Alexis Vallée-Bélisle, Professeur adjoint au Département de chimie de l'Université de Montréal, "est sa grande polyvalence. Par exemple, jusqu'à présent, nous avons démontré le principe de fonctionnement de la fronde en utilisant trois anticorps déclencheurs différents, comprenant un anticorps anti-VIH, et l'utilisation d'acides nucléiques comme médicaments modèles. Mais grâce à la haute programmabilité de la chimie de l'ADN, on peut désormais concevoir la fronde à ADN pour « tirer » un large éventail de molécules thérapeutiques. »

"Concevoir ce lance-pierre moléculaire était un grand défi, " dit Simona Ranallo, chercheur postdoctoral dans l'équipe de Ricci et auteur principal de la nouvelle étude. "Il a fallu une longue série d'expériences pour trouver la conception optimale, qui maintient le médicament chargé en 'élastique' en l'absence de l'anticorps, sans trop affecter son efficacité de tir une fois que l'anticorps déclenche la fronde."

Le groupe de chercheurs est maintenant désireux d'adapter la fronde pour la livraison de médicaments cliniquement pertinents, et de démontrer son efficacité clinique. "Nous prévoyons que des lance-pierres moléculaires similaires pourraient être utilisés dans un proche avenir pour administrer des médicaments à des endroits spécifiques du corps. Cela améliorerait considérablement l'efficacité des médicaments et réduirait leurs effets secondaires toxiques, " conclut Ricci.

La prochaine étape du projet consiste à cibler une maladie et un médicament spécifiques pour lesquels la fronde thérapeutique peut être adaptée pour être testée sur des cellules in vitro, avant de tester sur des souris.