Les scientifiques cherchant à améliorer les traitements contre le cancer ont créé un minuscule transporteur de médicaments qui maximise sa capacité à faire taire les gènes nuisibles en trouvant l'équivalent d'une autoroute dans une cellule cible.

Le transporteur, appelé nanosupport, est une structure à base de lipides contenant un morceau d'ARN. Les lipides sont des molécules grasses qui aident à maintenir la structure des membranes cellulaires.

Le segment d'ARN enfermé dans le support déclenche un processus pour faire taire les gènes, rendant les gènes incapables de produire des protéines qui conduisent à des maladies ou à d'autres problèmes de santé.

Bien que le composant principal du transporteur ressemble aux transporteurs existants et précédemment étudiés, Des scientifiques de l'Ohio State University ont attaché des molécules auxiliaires spécifiques à la surface du transporteur qui, selon leurs recherches, peuvent améliorer l'efficacité du transporteur.

En trouvant les chemins équivalents aux autoroutes, par rapport aux voies similaires aux voies locales plus lentes, entrer dans les cellules, les porteurs passent alors plus de temps dans les parties des cellules où ils peuvent dissoudre et déposer les segments d'ARN. Ces segments, appelé petit ARN interférent ou siARN, peut alors faire taire les gènes cibles pendant une période de temps prolongée.

Des études récentes suggèrent que le nanocarrier conçu par l'État de l'Ohio permet une diminution de six fois de la production de protéines cibles par rapport aux effets de silençage génique résultant de l'utilisation de transporteurs précédemment testés.

"Nous avons conçu une formulation de nanocarrier différente et démontré que cette formulation peut affecter la voie d'entrée cellulaire, qui à son tour affecte la durée d'exposition de l'ARNsi au corps principal de la cellule, " dit Chenguang Zhou, un étudiant diplômé en pharmacie de l'Ohio State et auteur principal de l'étude. "Plus de cette exposition équivaut à un silençage génique meilleur et plus long."

La recherche a été sélectionnée pour un prix 2011 de l'innovation en biotechnologie de l'American Association of Pharmaceutical Scientists (AAPS). Zhou a été invité à présenter ses travaux lors de la récente conférence nationale sur la biotechnologie de l'AAPS.

Le rôle de l'ARNsi dans les cellules a été établi comme un mécanisme de régulation génique important qui a le potentiel de protéger les cellules contre les envahisseurs, comme les virus, ou pour diminuer l'activité des oncogènes qui causent le cancer. Mais exploiter les propriétés protectrices des siARN à des fins thérapeutiques a été difficile, en partie parce que l'ARNsi est trop gros et complexe pour traverser le système gastro-intestinal ou la circulation sanguine. Il a également une charge négative, comme la plupart des membranes cellulaires, ce qui signifie qu'à moins qu'il ne soit généré naturellement à l'intérieur d'une cellule, il ne peut pas pénétrer dans les cellules par lui-même.

D'autres groupes de recherche ont développé des nanosupports à base de lipides. Le nanocarrier que Zhou et ses collègues ont conçu, cependant, utilise une méthode différente - il a un composé spécial sur la surface qui l'aide à glisser plus facilement dans la cellule.

Dans tous les cas, une forme synthétique d'ARNsi – une forme spécifiquement liée à un gène cible – est fabriquée pour imiter les morceaux d'ARN qui existent dans la nature. Le siRNA est ensuite encapsulé à l'intérieur du nanosupport, qui fonctionne comme un dispositif d'administration d'ARNsi dans les cellules cibles.

Dans des expériences dans des cellules comparant les effets des nanotransporteurs traditionnels et du porteur de Zhou, appelé SPANosome, les chercheurs ont découvert que l'ARNsi délivré par le SPANosome était environ six fois plus efficace pour faire taire l'activité du gène cible que l'ARNsi transporté par les transporteurs traditionnels. Le transporteur de l'État de l'Ohio a réduit de 95 % la production de protéines associée, par rapport à une réduction de 70,6 pour cent des protéines résultant de l'utilisation du support traditionnel.

Les chercheurs ont ensuite cherché à savoir pourquoi leur transporteur était si efficace.

Ils savaient, sur la base de recherches antérieures, que de remplir son rôle, L'ARNsi doit s'échapper d'un compartiment à l'intérieur d'une cellule pour maximiser son exposition au corps principal de la cellule. Il doit également éviter une autre partie spécifique de la cellule où les étrangers sont dégradés et s'effondrent. L'ensemble de ce processus est appelé pharmacocinétique.

Pour observer cette activité, les scientifiques ont utilisé des techniques d'imagerie fluorescente sophistiquées pour détecter l'efficacité de l'ARNsi à différents moments après son introduction dans les cellules via différents types de supports. Ils ont découvert que quatre heures après l'introduction dans les cellules cancéreuses du foie, l'ARNsi transporté par le SPANosome était 3,5 fois plus exposé au corps cellulaire que l'ARNsi transporté par des transporteurs plus traditionnels.

"Nous avons vu une augmentation corrélative de 3,5 fois plus d'activité de silençage génique, " dit Zhou. " La raison pour laquelle vous voulez étudier la pharmacocinétique est parce que vous voulez trouver la relation entre l'exposition et la réponse. La raison pour laquelle le SPANosome est plus efficace est qu'il permet une exposition accrue de l'ARNsi à la partie principale de la cellule."

Parce que l'ARNsi peut se produire naturellement dans chaque cellule, les nanoporteurs utilisés pour délivrer des siRNA à des fins thérapeutiques doivent être conçus de manière à ne pénétrer que dans les cellules cibles, telles que les cellules tumorales ou les cellules hépatiques, pour faire taire des gènes spécifiques liés à la maladie. Les chercheurs ont utilisé des techniques d'imagerie supplémentaires pour suivre comment leur porteur trouve ses cellules cibles.

Et c'est là que le concept d'autoroute est entré en jeu. Les nanotransporteurs ont essentiellement trois voies possibles dans la cellule - deux qui sont équivalentes aux autoroutes et une qui est plus similaire à une plus lente, parcours local. Le SPANosome, en raison de sa conception, utilise les voies routières pour pénétrer dans les cellules cancéreuses du foie, réduisant ses chances d'être envoyé dans des parties de la cellule où il sera brisé en morceaux.

Zhou et ses collègues collaborent avec des chercheurs de l'industrie médicale et biotechnologique pour tester davantage le SPANosome en tant que véhicule potentiel pour fournir des médicaments pour le traitement du cancer, surtout dans le cancer du foie.