Chercheurs des universités de Wageningen, Eindhoven, Leiden et Nijmegen ont développé un virus synthétique. Cela pourra être utilisé à l'avenir pour « emballer » de nouvelles générations de médicaments constitués de grosses biomolécules et pour les administrer dans des cellules malades, par un processus naturel. Prof.dr.ir. Paul van der Schoot à TU/e ​​était responsable de la recherche théorique fondamentale. Les résultats confirment également qu'il a résolu une question vieille de trente ans. L'ouvrage a été publié dimanche dernier dans Nature Nanotechnologie .

Les nouveaux types de médicaments sont constitués de grosses biomolécules telles que l'ADN et l'ARN. Les transmettre aux cellules malades est un défi. Par exemple, l'ADN est intrinsèquement incapable de pénétrer à l'intérieur des cellules, et se décompose rapidement. C'est pourquoi des virus naturels qui ont été rendus inoffensifs sont utilisés pour délivrer ces médicaments. Les virus peuvent pénétrer efficacement dans les cellules, mais le procédé pour rendre les virus naturels inoffensifs n'a pas encore été perfectionné. Les scientifiques sont donc à la recherche d'alternatives.

30 années

La recherche publiée dans Nature Nanotechnologie est basé sur un modèle théorique qui décrit comment le virus de la mosaïque du tabac est produit. Paul van der Schoot (département de physique appliquée) a récemment développé ce modèle avec le dr. Daniela Kraft de l'Université de Leyde. Van der Schoot a utilisé les données de mesure de la formation de ce virus, qui était restée inexpliquée pendant les trente dernières années.

Attaque enzymatique

Un virus est toujours constitué de matériel génétique (ADN ou ARN), encapsulé dans une couche de protéines. Ceux-ci permettent aux virus d'entrer dans les cellules. Les parties manquantes du matériel génétique sont fatales pour ce processus car elles permettent aux enzymes d'attaquer le matériel. Dans son modèle, Van der Schoot a ajouté un chaînon manquant vital à la compréhension existante de la façon dont l'ARN du virus de la mosaïque du tabac collecte une couche protéique environnante.

Preuve

Ce chaînon manquant est appelé régulation allostérique, et permet aux protéines de s'entraider pour se lier à l'ARN. "Il est difficile pour la première protéine de se lier", explique Van der Schoot. "Mais le premier aide le second, et le deuxième aide le troisième, et ainsi de suite." Il a utilisé cette compréhension théorique avec Renko de Vries de Wageningen UR pour écrire une proposition de recherche pour l'emballage d'une molécule de type ADN. Cela leur a permis de développer de nouvelles bases de « protéines d'emballage » sur la théorie. Le fait que cela a produit le résultat souhaité est important pour les médicaments pour corriger les défauts génétiques, par exemple. Cela prouve également le modèle théorique de Van der Schoot. Le doctorant TU/e, Saber Naderi, a obtenu son doctorat plus tôt cette année sur cette recherche.

Nanomètres

Il y a aussi un autre aspect d'Eindhoven à cette histoire :le chercheur TU/e ​​Nico Sommerdijk a pu clarifier le processus d'emballage. Cela se passe à l'échelle du nanomètre, il nécessite donc l'utilisation du microscope cryoTEM de l'université.

Des cellules de levure

Les protéines construites par les chercheurs sont inspirées de protéines naturelles telles que celles présentes dans la soie et le collagène; segments protéiques à structure simple. Pour « produire » ces protéines, ils ont utilisé la machinerie naturelle des cellules de levure. Lorsque les protéines virales synthétiques sont mélangées à de l'ADN, elles sont spontanément recouvertes d'une solide couche protectrice de protéines autour de chaque molécule d'ADN, produisant des « virus de synthèse ».

Les chercheurs s'attendent à ce que le haut degré de précision avec lequel les protéines « emballent » les molécules d'ADN offre de nombreuses possibilités d'incorporer d'autres caractéristiques des virus. Ceux-ci pourraient à l'avenir conduire à des moyens sûrs et efficaces de fournir des médicaments de nouvelle génération, notamment en thérapie génique. En outre, les virus synthétiques pourront à l'avenir être davantage développés pour les nombreuses autres applications pour lesquelles les virus sont déjà utilisés en bio- et nanotechnologie.