(Phys.org)—En utilisant une simple interface informatique "glisser-déposer" et des techniques d'auto-assemblage d'ADN, les chercheurs ont développé une nouvelle approche pour le développement de médicaments qui pourrait réduire considérablement le temps nécessaire pour créer et tester des médicaments.

Dans le cadre d'un travail soutenu par une subvention de recherche sur l'innovation des petites entreprises de la National Science Foundation (NSF), chercheurs du Parabon NanoLabs de Reston, Virginie., a récemment développé et a commencé à évaluer un médicament pour lutter contre le glioblastome multiforme mortel du cancer du cerveau.

Maintenant, avec le soutien d'une subvention NSF Technology Enhancement for Commercial Partnerships (TECP), Parabon s'est associé à Janssen Research &Development, SARL, fait partie des sociétés pharmaceutiques Janssen de Johnson &Johnson, d'utiliser la technologie pour créer et tester l'efficacité d'un nouveau médicament contre le cancer de la prostate.

"Nous pouvons maintenant 'imprimer, ' molécule par molécule, exactement le composé que nous voulons, " dit Steven Armentrout, chercheur principal sur les subventions NSF et co-développeur de la technologie de Parabon. "Ce qui différencie notre nanotechnologie des autres, c'est notre capacité à rapidement, et précisément, spécifier le placement de chaque atome dans un composé que nous concevons."

La nouvelle technologie s'appelle Parabon Essemblix Drug Development Platform, et il combine leur logiciel de conception assistée par ordinateur (CAO) appelé inSçquio avec la technologie de fabrication à l'échelle nanométrique.

Les scientifiques travaillent au sein d'inSçquio pour concevoir des pièces moléculaires avec des composants fonctionnels. Le logiciel optimise ensuite la conception à l'aide de la grille de calcul Parabon, une plate-forme de superinformatique en nuage qui utilise des algorithmes propriétaires pour rechercher des ensembles de séquences d'ADN pouvant auto-assembler ces composants.

"Lors de la conception d'un composé thérapeutique, nous combinons la connaissance des récepteurs cellulaires que nous ciblons ou des voies biologiques que nous essayons d'affecter avec une compréhension de la chimie de liaison qui définit ce qu'il est possible d'assembler, " dit Hong Zhong, chercheur principal à Parabon et collaborateur sur les subventions. "C'est un processus d'ingénierie délibéré et méthodique, ce qui est assez différent de la plupart des autres approches de développement de médicaments utilisées aujourd'hui. »

Avec les séquences résultantes, les scientifiques synthétisent chimiquement des milliards de copies identiques des molécules conçues. Le processus, de la conception à la fabrication, peut être effectué en semaines, ou même des jours, bien plus rapidement que les techniques traditionnelles de découverte de médicaments qui reposent sur des essais et des erreurs pour cribler des composés potentiellement utiles.

Expériences in vivo, financé par le prix NSF SBIR, validé la démarche, et Parabon ont déposé un brevet provisoire pour ses méthodes et composés le 4 mai, 2011. La demande finale a été publiée en 2012.

Le processus est caractéristique de la conception rationnelle des médicaments, un effort pour fabriquer des produits pharmaceutiques basés sur la connaissance de la façon dont certaines pièces moléculaires fonctionneront ensemble dans un système biologique. Par exemple, certaines molécules sont bonnes pour trouver les cellules cancéreuses, tandis que d'autres sont bons pour s'accrocher aux cellules cancéreuses, tandis que d'autres encore sont capables de tuer des cellules. Travaillant ensemble dans le cadre d'une molécule plus grande, ces pièces pourraient s'avérer efficaces comme traitement contre le cancer.

Bien qu'il existe d'autres méthodes pour créer des composés à plusieurs composants, ils prennent généralement plus de temps, et, le plus important, la majorité d'entre eux n'ont pas le contrôle précis de la taille, charge et le placement relatif des composants permis par la nouvelle technologie. La récente subvention TECP a fourni un supplément à Parabon pour soutenir d'autres recherches qui aideront les nouvelles technologies à répondre aux demandes du marché.

Les subventions TECP sont un mécanisme disponible pour les bénéficiaires de subventions NSF Phase II SBIR / STTR, contribuer à améliorer leur succès commercial en leur permettant de nouer des partenariats avec de plus grandes entreprises et des investisseurs. Ces partenaires exigent généralement que les nouveaux produits répondent aux spécifications et normes définies, et les bourses supplémentaires TECP fournissent un financement pour la recherche nécessaire pour répondre à ces paramètres. Comme pour Parabon et Janssen, les entreprises qui s'associent aux bénéficiaires du TECP fournissent des informations qui aident à orienter davantage le développement technologique.

« Les partenariats sont reconnus comme un facteur de réussite essentiel pour les petites entreprises qui commercialisent la technologie, " dit Ruth Shuman, le directeur du programme NSF qui supervise l'effort NSF TECP. "Toutefois, les partenaires potentiels exigent fréquemment des spécifications techniques et exigent des données de preuve de concept comme condition préalable au partenariat, exigences qui dépassent le cadre des objectifs initiaux des petites entreprises. Ce financement supplémentaire permet aux petites entreprises de mener des recherches supplémentaires pour répondre aux exigences d'une entreprise partenaire, potentiellement conduire à des produits et services commerciaux, et un partenariat réussi."

Les chercheurs de Parabon et Janssen prévoient que leur nouveau médicament contre le cancer de la prostate surmontera plusieurs obstacles existants au traitement du cancer. La conception du médicament combine une toxine avec un produit chimique qui rend les cellules cancéreuses sensibles à cette toxine. En outre, le médicament incorpore des composants qui améliorent l'administration aux cellules cancéreuses tout en évitant les tissus sains, et des marqueurs chimiques qui permettent aux chercheurs de surveiller l'arrivée du médicament dans les tumeurs. Pour le nouveau composé, le temps total de conception plus le temps de synthèse sera une question de semaines.

"Actuellement, la plupart des médicaments sont développés à l'aide d'une technique de criblage où vous essayez de nombreux composés candidats contre des cibles pour « voir ce qui colle », " dit Armentrout. " Au lieu de cela, nous concevons des médicaments très spécifiques en fonction de leur structure moléculaire, avec des molécules cibles qui se lient à des récepteurs sur des types spécifiques de cellules cancéreuses. En mode plug-and-play, nous pouvons échanger ou échanger n'importe lequel des composants fonctionnels, comme requis, pour une gamme d'approches de traitement."

Parallèlement, Parabon développe d'autres applications pour la technologie, y compris les vaccins synthétiques pour la biodéfense et les thérapies géniques qui peuvent cibler la maladie, sur la base d'informations provenant du génome d'un individu. La technologie a également des applications en dehors de la médecine, et les co-fondateurs de Parabon, Chris Dwyer et Michael Norton, s'appuient sur les travaux initiaux soutenus par la NSF pour développer des processus permettant de créer des portes logiques à l'échelle nanométrique, appareils critiques pour l'informatique, et les nanocapteurs moléculaires.