Les cages moléculaires créées par les chercheurs impériaux pourraient conduire à une administration plus ciblée de médicaments anticancéreux, entraînant une plus grande efficacité et moins d'effets secondaires.

De nombreux médicaments, y compris les thérapies contre le cancer, peut se décomposer dans le corps, ce qui réduit leur efficacité et peut signifier que plus de doses sont nécessaires. Ils peuvent également provoquer des effets secondaires lorsqu'ils endommagent les tissus sains.

Les chercheurs cherchent donc des moyens de rendre les médicaments plus ciblés, donc ils ne commencent à agir que lorsqu'ils atteignent la partie droite du corps, comme le site d'une tumeur cancéreuse.

Maintenant, des chercheurs du département de chimie de l'Imperial College de Londres ont créé un nouveau type de « cage » pour une molécule aux propriétés anticancéreuses. La libération de la molécule de la cage peut alors être contrôlée par des stimuli externes, comme la lumière. L'étude est publiée aujourd'hui dans Angewandte Chemie .

doctorat L'étudiant Timothy Kench a déclaré :« Nous sommes vraiment enthousiasmés par l'approche. En régulant l'activité biologique des petites molécules, nous pouvons concevoir des thérapies améliorées ou étudier des processus cellulaires spécifiques."

Piégeage des molécules médicamenteuses

La nouvelle cage fonctionne en « piégeant » les molécules de médicament dans un support non toxique qui peut transporter le médicament vers le site requis avant qu'il ne soit libéré. La cage se compose de groupes moléculaires volumineux qui s'enroulent autour du médicament, bloquant son activité biologique jusqu'à ce qu'ils se détachent par l'application d'un déclencheur.

Pour faire la cage, l'équipe a utilisé un type particulier de molécule appelée rotaxane. Les rotaxanes ont un anneau moléculaire piégé sur un composant en forme d'haltère, appelé essieu, qui a des groupes de butée à chaque extrémité pour empêcher l'anneau de glisser. L'anneau agit comme un bouclier moléculaire, bloquant l'accès à l'essieu et l'empêchant d'interagir avec d'autres molécules.

Les chercheurs ont conçu un rotaxane avec un axe comprenant une molécule biologiquement active qui tue normalement les cellules cancéreuses en interagissant avec leur ADN. Pendant que l'anneau est présent, la molécule active ne peut pas se lier à l'ADN, arrêter sa toxicité.

Cependant, lorsqu'il est exposé à la lumière ou à une enzyme spécifique, une extrémité de l'essieu casse, libérant l'anneau et permettant à la molécule active de se lier à l'ADN dans les cellules cancéreuses.

Cibler le cancer

La molécule active incorporée dans le rotaxane est particulièrement efficace pour interagir avec un type spécial de structure d'ADN appelé G-quadruplex (G4). En raison des rôles biologiques que ces structures d'ADN jouent dans les cellules, ils ont été proposés comme cibles thérapeutiques potentielles pour le cancer, donnant aux scientifiques l'espoir que des composés pouvant interagir avec les G4 pourraient être utilisés à l'avenir comme nouveaux médicaments anticancéreux.

Les chercheurs ont d'abord testé leur nouveau support de médicament à base de rotaxane en utilisant des brins d'ADN extraits de cellules et n'ont trouvé aucune interaction du tout, confirmant que l'anneau du rotaxane bloquait l'accès au composé actif.

Prochain, ils ont testé leur rotaxane dans des cellules cancéreuses vivantes, montrant d'abord que le rotaxane chargé du composé actif n'était pas toxique pour ces cellules dans des conditions normales. Lorsqu'il est exposé à la lumière, cependant, presque toutes les cellules cancéreuses étaient mortes en quelques heures, démontrant que le composé actif pouvait être libéré dans les cellules cancéreuses ciblées de manière hautement contrôlée.

Le suivi du rotaxane dans les cellules cancéreuses à l'aide de la microscopie confocale a montré qu'avant de briller de lumière, il restait dans les parties externes de la cellule, qui ne contiennent pas d'ADN. Après que la lumière ait été éclairée sur les cellules, cependant, la molécule active libérée s'est déplacée vers le noyau, où la majorité de l'ADN des cellules est stockée. Ces expériences suggèrent que c'est la liaison déclenchée à l'ADN qui a causé la mort des cellules cancéreuses.

Le professeur Ramon Vilar a déclaré :"Être capable de délivrer des médicaments au bon endroit et au bon moment est un défi important en chimie médicinale. Nos recherches montrent qu'il est possible d'y parvenir en enfermant des molécules actives dans des rotaxanes."

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Alors que la lumière est un bon déclencheur en termes de contrôle de son emplacement et de son intensité, dans la pratique, il serait limité aux cancers de la peau ou potentiellement à ceux qui peuvent être atteints à l'intérieur du corps avec un endoscope. The researchers are therefore also testing the possibility of releasing the rotaxane ring with specific enzymes, such as those found in abundance only in cancer cells. Dr. Jamie Lewis said:

"'Click reactions, " which were used to prepare these rotaxanes, are easy and modular reactions that join up building blocks, like a molecular Lego kit. This is great because you can 'click' all sorts of different molecules together, making our approach very general and adaptable."

The modularity of their approach would allow researchers to use a different anti-cancer molecule or introduce an alternative mechanism for activation. Effectively, researchers could just choose the components they want and click them together using the same process.