En repliant des extraits d'ADN sous la forme d'une étoile à cinq branches à l'aide de la nanotechnologie structurelle de l'ADN, des chercheurs ont créé un piège qui capture le virus de la dengue lorsqu'il flotte dans le sang. Une fois jailli, le piège, non toxique et naturellement éliminé du corps, s'allume. C'est le test le plus sensible jamais conçu pour les maladies transmises par les moustiques.

Publié aujourd'hui dans Chimie de la nature , cette technique de détection pourrait être étendue à d'autres virus et adaptée pour tuer les virus qu'elle piège.

"C'est plus sensible que tout autre moyen de détecter la Dengue, battre le test clinique de plus de 100 fois, " dit Xing Wang, l'auteur correspondant de l'étude, professeur adjoint de chimie et membre du Centre de biotechnologie et d'études interdisciplinaires (CBIS) de l'Institut polytechnique Rensselaer au moment de la recherche. "La liaison est serrée et la spécificité est élevée, nous permettant de distinguer la présence de la Dengue le premier jour de l'infection."

Un piège pourrait être efficace contre de nombreux virus différents car, afin d'infecter leur hôte, tous les virus doivent d'abord s'accrocher à une paroi cellulaire et déverser leurs instructions génétiques dans la cellule. En 2016, des recherches menées au CBIS, Le chimiste de Rensselaer Robert Linhardt et l'ingénieur chimiste de Rensselaer Jonathan Dordick ont ​​construit un polymère synthétique configuré pour correspondre à une séquence de points de verrouillage d'acide sialique sur le virus de la grippe. Dans le poumon, la grippe doit se lier à l'acide sialique pour envahir les cellules pulmonaires. Le piège synthétique a fonctionné comme un leurre, attraper la grippe avant qu'elle ne s'accroche aux cellules pulmonaires.

Le traitement a réduit la mortalité due à la grippe A chez les souris de 100 % à 25 % sur 14 jours. Cependant, Linhardt et Dordick, qui sont tous deux co-auteurs de la nouvelle étude, s'attendaient à ce que le polymère synthétique qu'ils avaient utilisé comme cadre pour le piège puisse s'avérer toxique pour le corps et qu'il soit peu probable qu'il soit accepté comme thérapeutique.

Nanotechnologie structurale de l'ADN - une méthode établie de pliage de brins d'ADN en un design, des formes géométriques et des objets personnalisés - a offert à l'équipe de recherche un produit non toxique, alternative biodégradable sur laquelle construire un nouveau piège, dit Wang. La surface sphérique de la Dengue, comme le virus Zika étroitement apparenté, sont cloutés avec plusieurs points de verrouillage pour attraper une surface de cellule.

En superposant diverses formes nanostructurales d'ADN sur des images du virus, l'équipe a opté pour une étoile à cinq branches – ils l'appellent une « étoile à ADN » – comme la meilleure correspondance entre les points sur la forme de l'ADN et les points de verrouillage sur le virus.

Wang a pris l'initiative de produire la star de l'ADN. Il a également attaché des aptamères spécifiques - des molécules auxquelles les verrous viraux se lieront - précisément aux extrémités et aux sommets de l'étoile afin qu'ils s'alignent avec la distribution des verrous sur le virus.

"Vous pourriez superposer l'étoile sur le virus et cibler précisément tout un hémisphère de la sphère, " dit Wang, maintenant à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. "Tous les ligands qui cibleraient les antigènes de ce virus se superposeraient parfaitement à une étoile à ADN. Si nous ne pouvions établir une connexion qu'à un seul endroit, ce serait un liant faible, mais avec dix aptamères reliant le virus à l'étoile, nous avons une emprise serrée sur la cible."

Une fois lié au virus, l'étoile à ADN commence à devenir fluorescente, le rendant facilement visible dans un test sanguin.

"L'utilisation de la nanoarchitecture d'ADN de concepteur comme diagnostic est une première étape. La prochaine étape serait de tuer le virus une fois qu'il est lié. Cela peut également être fait en utilisant une nanoplateforme d'origami d'ADN, montrant une biostabilité encore meilleure, pour reconstruire une forme d'étoile d'ADN d'aptamères, " a déclaré Linhardt. " C'est la première fois que les gens utilisent la nanostructure de l'ADN de cette façon, mais la technologie est vaste, et nous pouvons nous attendre à le voir utilisé dans de nombreuses autres applications."

Ce travail est l'une des nombreuses stratégies prometteuses issues du CBIS.

"Ce développement transformateur combine une nouvelle stratégie avec une technologie émergente pour des solutions médicales qui ont échappé aux approches plus conventionnelles. C'est exactement le genre de recherche que l'environnement interdisciplinaire du CBIS est conçu pour permettre, et est un excellent exemple du calibre du travail que nous produisons, " dit Deepak Vashishth, directeur du CBIS.