Une nouvelle approche pour traiter les cancers et autres maladies qui utilise une molécule mécaniquement imbriquée comme « balle magique » a été conçue par des chercheurs de l'Université de Birmingham.

Appelés rotaxanes, les molécules sont de minuscules structures à l'échelle nanométrique qui ressemblent à un haltère avec un anneau piégé autour du poteau central. Les scientifiques ont expérimenté des rotaxanes à base de des poteaux centraux filiformes depuis plusieurs années, mais cette nouvelle conception utilise à la place une molécule « hélicoïdale » supramoléculaire de forme cylindrique beaucoup plus grande - environ 2 nm de long et 1 nm de large - qui a une capacité remarquable à lier des jonctions ou des fourches en forme de Y dans l'ADN et l'ARN.

Ces fourches sont créées lorsque l'ADN se réplique et, dans les tests de laboratoire, les chercheurs de Birmingham ont montré que, quand ils se lient aux jonctions, les molécules cylindriques sont capables d'arrêter les cellules cancéreuses, bactéries et virus de se reproduire.

Pour prendre le contrôle de cette liaison, l'équipe des Ecoles de Chimie et de Biosciences de l'Université, collaboré avec des chercheurs de Wuhan, en Chine, et Marseille, en France, pour résoudre le défi d'identifier une structure annulaire suffisamment grande pour s'adapter autour de cette molécule cylindrique centrale. Ils ont maintenant montré qu'une molécule géante en forme de citrouille, appelé cucurbitacée[10]uril) est capable d'héberger le cylindre. Lorsque l'anneau est présent, la molécule de rotaxane est incapable de se lier.

Pour éviter que le cylindre ne glisse hors de l'anneau en forme de citrouille, les chercheurs ont ajouté des branches à chaque extrémité du cylindre. Ils ont démontré que le cylindre se verrouille alors mécaniquement à l'intérieur de l'anneau et qu'ils peuvent l'utiliser pour contrôler la manière dont le cylindre supramoléculaire interagit avec l'ARN et l'ADN.

Les résultats, publié dans le Journal de l'American Chemical Society , montrer non seulement comment ces molécules complexes peuvent être produites simplement et efficacement, mais aussi comment le nombre de branches peut être utilisé pour réguler la vitesse à laquelle le cylindre peut s'échapper de l'anneau en forme de citrouille - de rapidement à pas du tout. Cela permet un contrôle temporel de la reconnaissance de la fourche et donc de l'activité biologique.

Chercheur principal, Professeur Mike Hannon, explique : « Il s'agit d'une nouvelle approche vraiment prometteuse qui exploite une chimie robuste et éprouvée d'une manière entièrement nouvelle qui a un potentiel pour le traitement ciblé des cancers et d'autres maladies.

"Notre approche est très différente des principaux médicaments anticancéreux qui affectent généralement toutes les cellules du corps, pas seulement les cellules cancéreuses. La molécule de rotaxane tient la promesse que, en l'allumant et en l'éteignant au besoin, il peut spécifiquement cibler et inhiber les cellules cancéreuses avec un haut degré de précision."

L'Université de Birmingham Enterprise a déposé une demande de brevet couvrant la structure et la conception de ces nouveaux rotaxanes, et l'équipe a déjà commencé à travailler pour explorer une variété d'applications pour l'approche.