Une découverte prometteuse pour le traitement avancé du cancer révèle que l'efficacité de l'administration de médicaments dans les nanostructures d'ADN dépend de leurs formes, disent des chercheurs de l'Université des sciences et technologies du Missouri et de l'Université du Kansas dans un article scientifique publié aujourd'hui.
"Pour la première fois, un système d'imagerie de cellules vivantes en accéléré a été utilisé pour observer l'absorption et la libération contrôlée du médicament doxorubicine (DOX) dans les cellules vivantes du cancer du sein, " dit le Dr Risheng Wang, professeur adjoint de chimie à Missouri S&T.
Wang et ses collègues ont emballé le médicament dans trois "origami" d'ADN différents - "les formes que nous créons délibérément en assemblant des brins de molécules d'ADN dans des structures cibles, " elle dit.
Wang est le chercheur principal et auteur de l'étude, "Imagerie de cellules vivantes en accéléré pour surveiller la libération de doxorubicine à partir de nanostructures d'origami d'ADN, " publié par la Royal Society of Chemistry le 21 mars, 2018, Journal de la chimie des matériaux B, et fait la couverture de ce numéro.
"Les formes comptent, " dit Wang. " L'optimisation de la forme et de la taille des nanostructures d'ADN auto-assemblées chargées de médicaments anticancéreux peut leur permettre de transporter une plus grande quantité de médicaments, les rendant plus efficaces."
Bien que la DOX soit l'un des médicaments cytotoxiques les plus efficaces et les plus largement utilisés en chimiothérapie, ses modes de livraison synthétiques actuels présentent des défis, y compris la résistance aux médicaments par les cellules cancéreuses, manque de livraison sélective aux bonnes cellules et effets secondaires indésirables, écrivent les auteurs.
Pour surmonter ces défis, nouveaux matériaux, tels que l'ADN auto-assemblé, sont à l'étude pour améliorer la livraison de DOX et réduire les effets secondaires.
« Nous avons développé un nouveau vecteur d'administration de médicaments contre le cancer à partir de nanostructures d'ADN non toxiques qui prédit des améliorations thérapeutiques, " dit Wang. " Ces nanostructures d'ADN auto-assemblées pourraient servir de " cape d'invisibilité " pour introduire des médicaments dans les cellules cancéreuses sans être détectées et pompées par des cellules qui ont déjà créé une résistance aux médicaments. Par rapport aux matériaux synthétiques pour l'administration de médicaments, Les nanostructures d'ADN sont biodégradables et biocompatibles, et leur taille, la forme et la rigidité peuvent être facilement manipulées, quelles sont les caractéristiques dont les nanotransporteurs ont besoin. »
Pour tester leur origami ADN auto-assemblé, les chercheurs ont utilisé l'imagerie à cellule unique à long terme, une technique avancée qui fournit un profil dynamique d'interaction moléculaire. Sur une période de 72 heures, ils ont observé l'efficacité de l'administration de médicaments dans les cellules vivantes de cancer du sein MDA-MB-231 à partir de trois formes de nanostructures d'ADN :une croix bidimensionnelle (2-D) flexible, un rectangle flexible à deux dimensions (2-D) et un triangle rigide à trois dimensions (3-D).
"Nos résultats montrent clairement que l'efficacité de l'administration de médicaments dépend de la forme des nanostructures d'ADN, ", dit Wang. "Nous avons appris que le triangle rigide de l'origami ADN 3-D transportait plus de DOX dans les noyaux des cellules cancéreuses du sein par rapport aux structures flexibles d'ADN 2-D."
"Cette étude fournit non seulement des conseils pour la conception de vecteurs efficaces d'administration de médicaments à base d'ADN, mais met également en lumière le développement du coffre-fort, des bio-outils multifonctionnels pour la prochaine génération de diagnostic et de traitement des maladies, " dit Wang. " Avec une modification appropriée, ce système peut également convenir à l'administration de systèmes non médicamenteux, telles que les biosondes pour l'imagerie et les petites molécules d'ARN interférents (ARNsi) pour la thérapie génique."
