Des « cages » à l'échelle nanométrique constituées de brins d'ADN peuvent encapsuler des médicaments à petites molécules et les libérer en réponse à un stimulus spécifique, Des chercheurs de l'Université McGill rapportent dans une nouvelle étude.

La recherche, publié en ligne le 1er septembre dans Chimie de la nature , marque une étape vers l'utilisation de nanostructures biologiques pour administrer des médicaments aux cellules malades des patients. Les résultats pourraient également ouvrir de nouvelles possibilités pour la conception de nanomatériaux à base d'ADN.

"Cette recherche est importante pour l'administration de médicaments, mais aussi pour la biologie structurale fondamentale et les nanotechnologies, " dit Hanadi Sleiman, professeur de chimie à McGill, qui a dirigé l'équipe de recherche.

L'ADN porte l'information génétique de tous les organismes vivants d'une génération à l'autre. Mais des brins du matériau peuvent également être utilisés pour construire des structures à l'échelle nanométrique. (Un nanomètre est un milliardième de mètre - environ un-100, 000e le diamètre d'un cheveu humain.)

Dans leurs expériences, les chercheurs de McGill ont d'abord créé des cubes d'ADN en utilisant de courts brins d'ADN, et les a modifiés avec des molécules de type lipide. Les lipides peuvent agir comme des plaques collantes qui se rassemblent et s'engagent dans une "poignée de main" à l'intérieur du cube d'ADN, créer un noyau qui peut contenir des cargaisons telles que des molécules médicamenteuses.

Les chercheurs de McGill ont également découvert que lorsque les patchs collants étaient placés sur l'une des faces extérieures des cubes d'ADN, deux cubes pourraient s'attacher ensemble. Ce nouveau mode d'assemblage présente des similitudes avec la façon dont les protéines se replient dans leurs structures fonctionnelles, note Sleiman. "Cela ouvre une gamme de nouvelles possibilités pour la conception de nanomatériaux à base d'ADN."

Le laboratoire de Sleiman a déjà démontré que des nanoparticules d'or peuvent être chargées et libérées à partir de nanotubes d'ADN, fournir une preuve de concept préliminaire que l'administration de médicaments pourrait être possible. Mais la nouvelle étude marque la première fois que de petites molécules - qui sont considérablement plus petites que les nanoparticules d'or - sont manipulées de cette manière à l'aide d'une nanostructure d'ADN, rapportent les chercheurs.

Les nanostructures d'ADN présentent plusieurs avantages potentiels par rapport aux matériaux synthétiques souvent utilisés pour administrer des médicaments dans le corps, dit Thomas Edwardson, un étudiant au doctorat de McGill et co-auteur du nouvel article. "Les structures d'ADN peuvent être construites avec une grande précision, ils sont biodégradables et leur taille, la forme et les propriétés peuvent être facilement ajustées".

Les cages à ADN peuvent être conçues pour libérer des médicaments en présence d'une séquence d'acide nucléique spécifique. "Beaucoup de cellules malades, comme les cellules cancéreuses, surexprimer certains gènes, " ajoute Edwardson. " Dans une future application, on peut imaginer un cube d'ADN qui transporte une cargaison de médicaments vers l'environnement cellulaire malade, qui déclenchera la libération du médicament. » Le groupe Sleiman mène actuellement des études cellulaires et animales pour évaluer la viabilité de cette méthode sur la leucémie lymphoïde chronique (LLC) et le cancer de la prostate, en collaboration avec des chercheurs de l'Institut Lady Davis de recherche médicale de l'Hôpital général juif de Montréal.