Un type émergent de matériau appelé cadre métallo-organique (MOF) pourrait aider à améliorer la livraison de matériel génétique pour le traitement des maladies.

Les MOF sont des matériaux hybrides construits à partir d'ions métalliques liés par des molécules organiques. En biomédecine, ils ont principalement été utilisés comme véhicules de livraison pour les produits pharmaceutiques à petites molécules, mais maintenant une équipe dirigée par KAUST a développé un système basé sur MOF pour faire passer l'ADN à travers les membranes cellulaires dans les cellules cibles.

Les chercheurs ont construit leurs MOF en utilisant une collection de blocs de construction d'acides nucléiques et d'acides aminés non naturels liés ensemble par des atomes de zinc, assemblés dans un réseau pyramidal. Ils ont chargé les matériaux résultants avec de l'ADN simple brin. Les structures ont protégé la cargaison génétique de la dégradation enzymatique et ont aidé à transporter l'ADN simple brin dans les cellules, où il s'est retrouvé à l'intérieur du noyau, le sanctuaire intérieur de la cellule où se déroule toute l'activité des gènes.

Un défi critique en thérapie génique reste la livraison sûre et efficace de matériel génétique, et la plupart des méthodes utilisées aujourd'hui sont coûteuses, inefficaces, imprécises ou potentiellement toxiques. Le système d'administration conçu par KAUST pourrait offrir un moyen amélioré de réguler l'expression et la fonction des gènes dans les cellules des gens comme moyen de traiter le cancer, l'hémophilie et de nombreux autres troubles génétiques.

"Ces cadres biocompatibles peuvent fonctionner comme des plates-formes stabilisatrices pour le matériel génétique, en particulier pour de futures applications dans la vaccination et la médecine personnalisée", déclare la chercheuse principale Niveen M. Khashab de KAUST, qui a décrit le système de matériaux dans la revue JACS Au , avec ses étudiants Othman Alahmed et Walaa Baslyman et avec le postdoc Santanu Chand.

Les chercheurs ont détaillé comment un acide nucléique particulier inclus dans leurs MOF - une molécule appelée adénine, l'une des quatre bases chimiques de l'ADN - s'apparie avec son acide nucléique partenaire sur l'ADN simple brin pour favoriser le chargement des cargaisons génétiques. Des analyses informatiques ont également démontré l'importance des interactions électrostatiques dans l'encapsulation de l'ADN au sein de leur plateforme.

Le matériau qui fonctionnait le mieux pour faire entrer l'ADN dans les noyaux cellulaires présentait une structure en forme d'aiguille avec une gamme de tailles d'environ 500 à 600 nanomètres. C'est plus petit que même la plus petite cellule humaine, mais Khashab pense qu'une version encore plus minuscule pourrait mieux fonctionner. Elle dit:"Nous sommes au stade de la préparation de particules plus petites à l'échelle nanométrique pour assurer une internalisation cellulaire efficace pour les études à venir chez la souris." En cas de succès, des essais sur l'homme pourraient suivre. + Explorer plus loin

Une plate-forme de livraison pour la technologie d'édition de gènes