Le graphique ci-dessus fournit des schémas pour un processus central de la recherche menée par Xiao Wang et Alexander Green pour trouver de nouvelles façons de restaurer la santé humaine en réorganisant les biomécanismes du corps. Dans les panneaux de gauche et du milieu, l'illustration montre l'ingénierie des ARN de réglage de la dégradation, ou ARNdt, en caractérisant leurs caractéristiques structurelles. Les chercheurs ont classé l'ensemble de la bibliothèque d'ARNdt en fonction de leurs performances par rapport au processus de dégradation de l'ARN effectué par les ribonucléases dans les cellules procaryotes. Le panneau de droite montre que les chercheurs ont testé le potentiel de ces ARNdt caractérisés pour diverses applications biotechnologiques telles que la régulation de l'expression des gènes à l'aide de l'outil d'édition de gènes CRISPR/Cas9 ou pour le diagnostic viral par un capteur hybride ARNdt-toehold switch. Crédit :groupe de recherche Xiao Wang
Diagnostic efficace, les thérapies et les traitements des maladies et des infections pourraient de plus en plus impliquer une réingénierie des biomécanismes internes du corps dans leurs fondements chimiques et moléculaires les plus élémentaires.
La connaissance croissante des processus biologiques du corps augmente les possibilités de restauration de la santé humaine, dit Xiao Wang, professeur agrégé de génie biomédical à l'Ira A. Fulton Schools of Engineering de l'Arizona State University. Lui et une équipe de chercheurs explorent des moyens de déclencher et de contrôler la différenciation et la transition cellulaires afin de débloquer des propriétés susceptibles de modifier l'approche des bio-ingénieurs en matière de diagnostic, développement de vaccins et traitements thérapeutiques.
Des recherches récentes menées par Wang et Alexander Green, professeur adjoint de génie biomédical à l'Université de Boston, révèle plus sur le potentiel de conception de petites structures complémentaires pour les biomolécules qui peuvent améliorer leurs propriétés.
"Il pourrait y avoir de nouveaux et meilleurs types d'applications pour le diagnostic, thérapeutiques et traitements, et pour l'ingénierie du génome, ", dit Wang. "Ces pourraient être de grandes contributions à la biomédecine."
Les détails sur ce que la recherche peut produire apparaissent dans l'article Contrôle prévisible de la durée de vie de l'ARN à l'aide d'ARN d'ajustement de dégradation conçus, publié cette semaine dans le journal de recherche Nature Chimie Biologie .
Wang et Green se concentrent sur l'ARN messager, ou ARNm, qui porte l'information génétique de l'ADN, la molécule qui contient le modèle génétique nécessaire au développement et au maintien des organismes, y compris les humains.
Au sein des cellules, L'ARNm transmet des messages de l'ADN aux ribosomes producteurs de protéines, les informant des protéines qui doivent être synthétisées à un moment donné. Alors que le statut de l'ADN en tant que référentiel d'informations de la cellule signifie qu'il est très stable, Le rôle de porteur de message de l'ARNm signifie qu'il se dégrade rapidement. Cette dégradation a rendu plus difficile la mise en œuvre de thérapies et de diagnostics à base d'ARN.
Wang, Green et son équipe de recherche mettent au point des méthodes de contrôle de la dégradation pour produire des résultats précis et stables. Le nouveau document de recherche décrit comment ils tentent d'affiner la vitesse de dégradation de l'ARNm pour augmenter la capacité d'exécuter des fonctions biotechnologiques. Pour faire ça, ils ont identifié des caractéristiques structurelles d'ARN spécifiques pour construire une bibliothèque de composants d'ARN appelés ARN d'ajustement de la dégradation, ou ARNdt.
L'attachement des ARNdt à un ARN d'intérêt par génie génétique leur permet d'augmenter ou de diminuer le taux de dégradation de l'ARN, et affiner les niveaux d'expression des gènes in vivo et in vitro, soit à l'intérieur d'un organisme vivant, soit en laboratoire.
« Nous avons découvert que les ARNdt pouvaient être utilisés avec différents types d'ARN et modifier les niveaux d'expression des gènes sur une très large plage. Ces capacités peuvent augmenter la vitesse et la sensibilité des diagnostics médicaux et nous donner un meilleur contrôle sur la fonction cellulaire, " dit Vert, qui a été professeur adjoint à l'Institut de biodesign et à l'École des sciences moléculaires de l'ASU de 2015 à 2020 et est actuellement professeur adjoint à l'école.
L'un des résultats les plus percutants de ces processus de raffinage pourrait être le développement de vaccins à base d'ARNm qui seraient particulièrement efficaces contre les virus, dit Wang.
« Nous pouvons en fait concevoir la structure des molécules d'ARN de manière plus rapide et plus systématique, ce qui les rend plus efficaces dans leur comportement, " il dit.
Ces changements de comportement détermineront l'efficacité du processus de bio-ingénierie de Wang et Green pour augmenter l'efficacité des diagnostics, vaccins, thérapies et traitements.
