Une cellule vivante est construite avec des barrières pour empêcher les choses d'entrer - et les chercheurs essaient constamment de trouver des moyens d'introduire des molécules en contrebande. Le professeur Giovanni Maglia (Biochimie, Biologie moléculaire et structurale, KU Leuven) et son équipe ont conçu un nanopore biologique qui agit comme une porte tournante sélective à travers la membrane lipidique d'une cellule. Le nanopore pourrait potentiellement être utilisé en thérapie génique et en administration ciblée de médicaments.

Toutes les cellules vivantes sont entourées d'une membrane lipidique qui sépare l'intérieur de la cellule de l'environnement extérieur. L'afflux de molécules à travers la membrane cellulaire est étroitement régulé par des protéines membranaires qui agissent comme des portes spécifiques pour le trafic d'ions et de nutriments. Les protéines membranaires peuvent également être utilisées par les cellules comme armes. De telles protéines attaquent une cellule en faisant des trous – des nanopores – dans les membranes cellulaires « ennemies ». Des ions et des molécules s'échappent des trous, provoquant finalement la mort cellulaire.

Les chercheurs essaient maintenant d'utiliser des nanopores pour faire passer de l'ADN ou des protéines à travers les membranes. Une fois dans une cellule, la molécule d'ADN pourrait reprogrammer la cellule pour une action particulière. Le professeur Maglia explique :« Nous sommes désormais capables de concevoir des nanopores biologiques, mais la partie difficile est de contrôler avec précision le passage des molécules à travers les portes des nanopores. Nous ne voulons pas que le nanopore laisse tout entrer. nous voulons limiter l'entrée à des informations génétiques spécifiques dans des cellules spécifiques."

Porte tournante

Le professeur Maglia et son équipe ont réussi à concevoir un nanopore qui fonctionne comme une porte tournante pour les molécules d'ADN. "Nous avons introduit une porte tournante d'ADN sélective au sommet du nanopore. Des clés d'ADN spécifiques en solution s'hybrident à la porte d'ADN et sont transportées à travers le nanopore. Une deuxième clé d'ADN de l'autre côté du nanopore libère ensuite l'information génétique souhaitée. A le nouveau cycle peut alors commencer avec un autre morceau d'ADN - tant qu'il a la bonne clé. le nanopore agit à la fois comme un filtre et une bande transporteuse."

"En d'autres termes, nous avons conçu un système de transport sélectif qui pourra être utilisé à l'avenir pour administrer des médicaments dans la cellule. Cela pourrait être particulièrement utile en thérapie génique, qui consiste à introduire du matériel génétique dans des cellules dégénérées afin de les désactiver ou de les reprogrammer. Il pourrait également être utilisé dans l'administration ciblée de médicaments, qui consiste à administrer un médicament directement dans la cellule. Les possibilités sont prometteuses."

Les résultats des chercheurs ont été publiés dans une édition récente de Communication Nature .