Les peptides forment spontanément des nanostructures sphériques ou vermiformes qui peuvent être transformées ou décomposées par des enzymes surexprimées dans les cellules cancéreuses. En contrôlant la forme et la charge des nanostructures, les scientifiques peuvent prédire le taux d'interaction enzymatique qui peut être utilisé pour la libération contrôlée de médicaments. Crédits :Jiye Son, paru à l'origine dans ACS Nano en ligne.
Les scientifiques ont longtemps cherché à développer des thérapies médicamenteuses capables de diagnostiquer plus précisément, cibler et traiter efficacement les maladies mortelles telles que le cancer, maladies cardiovasculaires et auto-immunes. Une approche prometteuse est la conception de nanomatériaux morphables qui peuvent circuler dans le corps et fournir des informations diagnostiques ou libérer des médicaments ciblés avec précision en réponse aux enzymes marqueurs de la maladie. Grâce à un article récemment publié par des chercheurs de l'Advanced Science Research Center (ASRC) du Graduate Center de la City University of New York, Collège de Brooklyn, et Hunter College, les scientifiques disposent désormais de conseils de conception qui pourraient faire progresser rapidement le développement de ces nanomatériaux.
Dans le journal, qui paraît en ligne dans la revue ACS Nano , les chercheurs détaillent les résultats largement applicables de leurs travaux pour caractériser un nanomatériau qui peut de manière prévisible, répondre spécifiquement et en toute sécurité lorsqu'il détecte une surexpression de l'enzyme matrice métalloprotéinase-9 (MMP-9). MMP-9 aide le corps à décomposer les matières extracellulaires inutiles, mais quand les niveaux sont trop élevés, il joue un rôle dans le développement du cancer et de plusieurs autres maladies.
"À l'heure actuelle, il n'y a pas de règles claires sur la façon d'optimiser les nanomatériaux pour qu'ils répondent à la MMP-9 de manière prévisible, " dit Jiye Son, l'auteur principal de l'étude et un doctorat du Graduate Center. étudiant travaillant dans l'un des laboratoires de l'ASRC Nanoscience Initiative. "Notre travail décrit une approche utilisant des peptides courts pour créer des nanostructures réactives aux enzymes qui peuvent être personnalisées pour entreprendre des actions thérapeutiques spécifiques, comme cibler uniquement les cellules tumorales et activer la libération de médicaments à proximité de ces cellules. »
Les chercheurs ont conçu un peptide modulaire qui s'assemble spontanément en nanostructures, et se transforme ou se décompose de manière prévisible et fiable en acides aminés lorsqu'ils entrent en contact avec l'enzyme MMP-9. Les composants conçus comprennent un segment chargé de la nanostructure pour faciliter sa détection et son engagement avec l'enzyme ; un segment clivable de la structure afin qu'il puisse se verrouiller sur l'enzyme et déterminer comment réagir ; et un segment hydrophobe de la structure pour faciliter l'auto-assemblage de la réponse thérapeutique.
"Ce travail est une étape critique vers la création de nouveaux véhicules d'administration de médicaments intelligents et de méthodes de diagnostic avec des propriétés réglables avec précision qui pourraient changer le visage du traitement et de la gestion des maladies, " a déclaré Rein Ulijn, directeur de l'ASRC Nanoscience Initiative, dont le laboratoire dirige les travaux. « Alors que nous nous concentrions spécifiquement sur la création de nanomatériaux capables de détecter et de répondre à la MMP-9, les composants de nos conseils de conception peuvent faciliter le développement de nanomatériaux qui détectent et répondent à d'autres stimuli cellulaires."
Entre autres avancées, le travail de l'équipe de recherche s'appuie sur leurs conclusions précédentes, qui a montré que les peptides d'acides aminés peuvent s'encapsuler et se transformer en dépôts de médicaments fibreux lors de l'interaction avec la MMP-9. Le groupe collabore avec des scientifiques du Memorial Sloan Kettering et du Brooklyn College pour utiliser leurs découvertes afin de créer une nouvelle thérapie contre le cancer.
