Des chercheurs de la North Carolina State University et de la Duke University ont développé des « patchs » à l'échelle nanométrique qui peuvent être utilisés pour sensibiliser les récepteurs cellulaires ciblés, les rendant plus sensibles aux signaux qui contrôlent l'activité cellulaire. La découverte est prometteuse pour promouvoir la guérison et faciliter la recherche en ingénierie tissulaire.

La recherche tire parti du fait que les cellules d'un organisme vivant peuvent communiquer par contact physique. Spécifiquement, lorsque des récepteurs ciblés à la surface d'une cellule sont déclenchés, la cellule reçoit des instructions pour modifier son comportement d'une manière ou d'une autre. Par exemple, les instructions peuvent amener une cellule souche à se différencier en une cellule osseuse ou une cellule cartilagineuse.

Ces récepteurs répondent à des ligands spécifiques, ou des molécules cibles. Et ces ligands doivent être présents à certaines concentrations afin de déclencher les récepteurs. S'il n'y a pas assez de ligands cibles, les récepteurs ne répondront pas.

Maintenant, les chercheurs ont développé des patchs à l'échelle nanométrique qui sont incrustés de minuscules fragments de protéines appelés peptides. Ces peptides se lient à un récepteur cellulaire spécifique, le rendant plus sensible à son ligand cible, ce qui signifie qu'il faut moins de molécules de ligand pour déclencher le récepteur et la modification de son comportement qui en résulte.

"Cette étude montre que notre concept peut fonctionner, et il y a une foule d'applications potentielles, " dit le Dr Thom LaBean, un professeur agrégé de science des matériaux à NC State et auteur principal d'un article décrivant le travail. "Par exemple, si nous identifions les peptides pertinents, nous pourrions créer des patchs qui sensibilisent les cellules pour favoriser la croissance du cartilage d'un côté du patch et la croissance osseuse de l'autre côté. Cela pourrait être utilisé pour accélérer la guérison ou pour permettre l'ingénierie tissulaire des implants biomédicaux. »

"Ce qui est important à ce sujet, c'est que cela nous permet d'être extrêmement précis dans le contrôle du comportement cellulaire et de l'expression des gènes, " dit Ronnie Pedersen, un doctorat étudiant à l'Université Duke et auteur principal de l'article. "En contrôlant quels peptides sont sur le patch, nous pouvons influencer l'activité de la cellule. Et en manipulant le placement du patch, nous pouvons contrôler où cette activité a lieu."

Le patch lui-même est fait d'ADN que les chercheurs ont programmé pour s'auto-assembler en flexible, feuilles à deux dimensions. Les feuilles elles-mêmes incorporent des molécules appelées biotine et streptavidine qui servent à retenir et à organiser les peptides utilisés pour sensibiliser les récepteurs cellulaires.

« Ces peptides peuvent se lier aux récepteurs cellulaires et les sensibiliser, sans bloquer l'interaction entre les récepteurs et leurs ligands cibles, " dit Pedersen. "C'est ce qui fait que cette approche fonctionne."