Un bon indicateur de dérégulation dans les cellules vivantes est un changement dans l'expression de leur ARN. MicroARN (miARN), un type particulier d'ARN, est considéré comme un biomarqueur des cellules cancérigènes. Une équipe de scientifiques chinois a trouvé un moyen d'amplifier le miARN dans des cellules tumorales vivantes pour la bio-imagerie. Comme ils le rapportent dans le journal Angewandte Chemie , leur essai est basé sur un biocircuit autocatalytique cellulaire robuste déclenché par de l'ADN synthétique et des nanoparticules.

Diagnostiquer le cancer avant qu'une tumeur ne devienne visible est l'un des objectifs de longue date de la médecine. L'un des biomarqueurs de la cancérogénicité dans une cellule est son modèle d'expression de l'ARN ou, plus précisément, la modification de l'expression de l'ARN, qui provoque une dégénérescence métabolique. Il existe de nombreux types d'ARN, parmi lesquels un court ARN non codant appelé miARN favorise ou empêche la traduction de l'information génétique codée par le noyau en protéine. Par conséquent, la détection d'un profil d'expression de miARN modifié est considérée comme une indication fiable de la dégénérescence d'une cellule.

Cependant, la détection d'un miARN particulier est difficile car il n'est présent dans la cellule qu'en infimes quantités et doit être amplifié et connecté à une entité de signalisation, tel qu'un colorant fluorescent, pour la visualisation. Une équipe de scientifiques de l'Université de Wuhan, Chine, dirigé par Fuan Wang, ont découvert un mécanisme d'amplification-détection approprié pour les miARN, qui repose sur un biocircuit autocatalytique activé par de l'ADN synthétique, conduisant à un signal de fluorescence fort qui signale les cellules tumorales.

L'ARN est généralement synthétisé dans le noyau de la cellule et transporté vers le cytoplasme où il véhicule l'information génétique. Cependant, lorsque l'ADN synthétique est présent dans le cytoplasme, L'ARN peut se lier à une séquence nucléotidique correspondante du brin d'ADN; un fait qui est exploité dans, par exemple, traitement antirétroviral pour faire taire l'expression de l'ARN viral. Wang et ses collègues ont fait le contraire. En faisant correspondre des brins d'ADN synthétiques avec des miARN, ils ont déclenché un circuit d'amplification autocatalytique - appelé biocircuit autocatalytique d'ADNzyme - pour former des assemblages ADN-miARN. Ces assemblages se sont encore développés pour former des nanofils DNAzyme qui portent les colorants de fluorescence.

Après avoir administré le kit de détection DNAzyme, les auteurs ont observé une fluorescence brillante dans un modèle murin à l'endroit où une tumeur se développait.

Pour faire pénétrer le DNAzyme dans les cellules tumorales, les auteurs ont utilisé des nanoparticules - de minuscules colis qui peuvent livrer des médicaments et d'autres marchandises moléculaires aux cellules - constituées de dioxyde de manganèse avec une structure en nid d'abeille. Selon les auteurs, cette composition et architecture a l'avantage que la nanoparticule peut être facilement activée par le glutathion, qui est un produit chimique trouvé en abondance dans les cellules tumorales. Un autre avantage est que les ions manganèse libérés maintiendraient le biocircuit autocatalytique DNAzyme, écrivent les auteurs.

Les scientifiques soulignent que leur système de bio-imagerie auto-amélioré pourrait être développé comme un outil puissant pour visualiser les cellules tumorales avec des biomarqueurs. Ceci est particulièrement prometteur car de nombreux miARN différents peuvent être ciblés de manière sélective pour étudier différents cancers ou autres dysfonctionnements cellulaires.