Les chercheurs du RIKEN ont développé une méthode prometteuse pour administrer un médicament aux cellules cancéreuses sans affecter les tissus environnants, impliquant une combinaison astucieuse d'une métalloenzyme artificielle qui protège un catalyseur métallique, et une chaîne de sucre qui guide la métalloenzyme vers les cellules souhaitées.
Dans le domaine de la chimie organique de synthèse, de nombreux catalyseurs métalliques ont été développés avec la capacité de synthétiser des molécules telles que des médicaments et des matériaux fonctionnels. Récemment, les chercheurs ont commencé à se concentrer sur les réactions chimiques dans les corps vivants catalysées par les métaux de transition, éléments appartenant aux groupes 3 à 11 du tableau périodique. Cependant, ils ont rencontré des difficultés :les catalyseurs de métaux de transition sont facilement trempés, ce qui signifie qu'ils sont inactivés par des substances telles que les antioxydants, il a donc été difficile de les amener à effectuer des réactions chimiques dans des organismes réels.
L'équipe de recherche internationale comprenant le scientifique en chef Katsunori Tanaka du groupe RIKEN pour la recherche pionnière et le programme RIKEN Baton Zone et le chercheur postdoctoral spécial Kenward Vong a développé une métalloenzyme artificielle qui contient un ion métallique et est capable d'empêcher l'ion d'être éteint, permettant à la réaction chimique de se dérouler in vivo. L'ion métallique dans ce cas était le ruthénium, qui catalyse une "prodrogue" en umbelliprénine, un composé d'origine végétale connu pour avoir une activité anticancéreuse. Plus loin, en fixant une "étiquette de livraison" de sucre à la surface de la métalloenzyme artificielle, ils ont pu le cibler spécifiquement sur les cellules cancéreuses où le médicament était nécessaire.
Pour effectuer le travail, le groupe a travaillé avec une protéine appelée albumine sérique humaine, qui est abondant dans le corps humain. Les chercheurs ont introduit un catalyseur au ruthénium dans la « poche » hydrophobe à l'intérieur de la protéine. Ils ont découvert qu'in vitro, le ruthénium était capable d'effectuer des réactions chimiques. "Nous avons été agréablement surpris que notre métalloenzyme nouvellement développée fonctionne bien en présence de glutathion, un antioxydant qui est abondant dans les cellules réelles et peut inactiver le ruthénium. Cela nous a dit que le catalyseur au ruthénium est bien protégé des composants hydrophiles tels que le glutathion dans la poche hydrophobe de la molécule d'albumine, tandis que les composés hydrophobes peuvent entrer en contact avec le catalyseur à l'intérieur de la poche et subir une catalyse, " dit Tanaka, qui dirigeait le groupe.
Après avoir déterminé que la catalyse fonctionnerait, les chercheurs ont modifié la surface de l'albumine, attachant des chaînes de sucre qui lui ont permis d'être transporté vers des cellules d'intérêt spécifiques. Les cellules cibles sont reconnues par le modèle des chaînes de sucre. Ce faisant, ils ont livré avec succès le catalyseur aux cellules cancéreuses, et l'a utilisé pour produire de l'ombelliprénine, dont ils ont déterminé qu'ils avaient effectivement des effets cytotoxiques sur les cellules cancéreuses.
"Nous avons confirmé que la méthode que nous avons développée peut être appliquée aux réactions catalysées par des métaux en utilisant d'autres catalyseurs tels que l'or, et la métalloenzyme artificielle pourrait être généralement utilisée in vivo, " ajoute Tanaka. " Si la catalyse aux métaux de transition peut être effectuée sur des organes spécifiques ou des cellules malades dans le corps, il nous permettra d'y synthétiser rapidement et de manière stable des médicaments, minimiser les effets secondaires. Nos découvertes pourraient devenir une clé dans la lutte contre ces maladies. Par ailleurs, on peut envisager d'utiliser d'autres composés naturels, qui montrent une forte activité anticancéreuse mais n'ont pas été utilisés jusqu'à présent. Nous avons ouvert la porte à une nouvelle ère où nous pouvons synthétiser et activer des composés chimiques naturels dans des organismes réels."
L'étude est rapportée dans Catalyse naturelle .
