Afin de délivrer des particules de médicament au bon endroit dans le corps, un domaine connu sous le nom de nanomédecine, la sélectivité joue un rôle important. Après tout, le médicament n'a qu'à se fixer sur les cellules qui en ont besoin. Une théorie de 2011 prédit que la sélectivité n'est pas seulement basée sur le type de récepteur, mais aussi sur le nombre et la force des récepteurs sur la cellule. Des chercheurs de l'Université de technologie d'Eindhoven le prouvent maintenant expérimentalement. Ils ont publié leurs résultats dans la revue PNAS .

Les cellules interagissent entre elles via des récepteurs et des ligands. Ils s'emboîtent comme une clé dans une serrure; un ligand d'une cellule ne s'adapte que sur le récepteur cible approprié de l'autre cellule. Le domaine de la nanomédecine utilise cela en imitant des ligands qui correspondent aux récepteurs de la cellule malade qui a besoin du médicament.

En 2011, Daan Frenkel et son groupe à Cambridge ont utilisé un modèle théorique pour prédire que non seulement le type de ligands et de récepteurs joue un rôle majeur, mais aussi le nombre et la force. Cela signifie que même les ligands faibles peuvent se lier, tant qu'il y a suffisamment de récepteurs présents à la surface de la cellule cible. Chercheurs Max Scheepers, Leo van IJzendoorn, et Menno Prins, tous faisant partie de l'Institut des systèmes moléculaires complexes, ont maintenant prouvé cette théorie expérimentalement avec des particules pour la première fois.

De nombreux liens faibles deviennent forts

Van IJzendoorn : « Comparez-le au Velcro. Si un crochet est fixé, la bande ne colle pas immédiatement. Ce n'est que lorsque plusieurs crochets sont fixés que la liaison devient suffisamment solide. C'est aussi comment cela fonctionne dans le corps humain; la faible liaison d'un ligand sur un récepteur devient d'autant plus forte qu'il y en a plus."

Et c'est une fonctionnalité utile pour la nanomédecine. Les cellules malades n'ont pas toujours des récepteurs différents des cellules saines, mais ils ont souvent plus de récepteurs sur leurs parois cellulaires. En développant le médicament de telle manière qu'il ne colle qu'aux cellules avec beaucoup de récepteurs, vous pouvez toujours faire la distinction entre les cellules malades et saines. Cela permet d'envoyer les particules de médicament plus précisément vers les cellules malades du corps.

ADN simple brin comme récepteur et ligand

« Nous avons maintenant démontré expérimentalement avec des particules que de nombreux ligands faibles donnent une sélectivité élevée :les particules ne se lient que s'il y a exactement suffisamment de récepteurs présents. Cela crée une valeur seuil, " explique van IJzendoorn. Les chercheurs ont réalisé une expérience de liaison à cet effet, concevoir des particules avec soit de l'ADN récepteur soit de l'ADN ligand à sa surface.

Un champ magnétique a d'abord attiré les particules les unes vers les autres, et après un certain temps, les a libérés. Van IJzendoorn :« Cela nous a permis de mesurer optiquement combien de particules avaient développé une forte liaison moléculaire les unes avec les autres. »

En faisant varier le nombre de molécules d'ADN et la force de la liaison ligand-récepteur, non seulement les chercheurs ont pu voir combien de liaisons étaient nécessaires pour que les particules restent liées, mais aussi d'observer l'émergence de la valeur seuil.

Nanomédecine et biocapteurs

Van IJzendoorn dit, « Ces résultats constituent une nouvelle référence pour comprendre et appliquer la sélectivité dans les applications biomédicales. Les travaux fournissent une base fondamentale pour la conception de processus de liaison en nanomédecine. De plus, il est important pour le développement de biocapteurs nanotechnologiques, car les particules sont également utilisées dans ces systèmes pour l'établissement de liaisons sélectives."

Cette recherche a été publiée le 24 août dans la revue PNAS , intitulé "Les interactions faibles multivalentes améliorent la sélectivité de la liaison interparticulaire". La recherche a été menée à l'Université de technologie d'Eindhoven, aux départements de physique appliquée et de génie biomédical et à l'Institut des systèmes moléculaires complexes.