Des physiciens et des mathématiciens de l'Université fédérale de l'Oural (UrFU) ont créé un modèle mathématique complexe qui calcule la distribution des nanoparticules (en particulier des virus) dans les cellules vivantes. Le modèle mathématique aide à trouver comment les nanoparticules se regroupent (fusionnent en une seule particule) à l'intérieur des cellules, notamment dans les endosomes cellulaires, qui sont responsables du tri et du transport des protéines et des lipides.

Ces calculs seront utiles à des fins médicales car ils montrent le comportement des virus lorsqu'ils pénètrent dans les cellules et cherchent à se répliquer. Le modèle permet également le calcul précis de la quantité de médicament nécessaire pour la thérapie afin de s'assurer que le traitement est aussi efficace que possible et avec des effets secondaires minimes. La description du modèle et les résultats des calculs ont été publiés dans la revue Crystals .

"Les processus dans les cellules sont extrêmement complexes, mais en termes simples, les virus utilisent différentes variantes pour se reproduire. Certains d'entre eux délivrent le matériel génétique directement dans le cytoplasme. D'autres utilisent la voie de l'endocytose :ils délivrent le génome viral en le libérant du Si les virus s'attardent dans les endosomes, l'acidité augmente et ils meurent dans les lysosomes », explique Dmitri Alexandrov, responsable du laboratoire de modélisation mathématique multi-échelles à l'UrFU.

"Ainsi, notre modèle a permis de savoir, dans un premier temps, quand et quels virus "s'échappent" des endosomes pour survivre. Par exemple, certains virus de la grippe sont des virus à faible pH-dépendant; ils fusionnent avec la membrane de l'endosome et libèrent leur génome. dans le cytoplasme. Deuxièmement, nous avons constaté qu'il est plus facile pour les virus de survivre dans les endosomes pendant le regroupement, lorsque deux particules fusionnent et tendent à former une seule particule."

Comme l'expliquent les scientifiques, le modèle mathématique sera également utile dans la thérapie de ciblage des tumeurs :de nombreuses thérapies contre le cancer dépendent du moment et de la manière dont les nanoparticules d'un médicament saturent les cellules cancéreuses. Et le modèle aidera à calculer ce paramètre.

De plus, comprendre le comportement des virus dans les cellules est important pour le développement de vaccins et de médicaments, ainsi que pour la thérapie génique, qui traite des maladies auxquelles la médecine conventionnelle ne peut pas faire face. Par exemple, divers vecteurs à base d'adénovirus et particules lipidiques sont utilisés comme plate-forme pour la délivrance de gènes pour traiter la maladie. Mais leur capacité limitée à "sortir" des endosomes limite également leur utilisation en tant que libérateurs.

"Les nanoparticules inférieures à 100 nanomètres deviennent des outils de plus en plus importants dans la médecine moderne. Ses applications vont du nanodiagnostic à la radiothérapie pour le cancer. Par exemple, les nanoparticules sensibles au pH imitant les virus sont utilisées pour l'administration ciblée de médicaments antitumoraux. C'est ainsi que les médicaments sont administrés des organes entiers aux cellules individuelles », explique Eugenya Makoveeva, responsable du Laboratoire de transport stochastique des nanoparticules dans les systèmes vivants (UrFU). + Explorer plus loin

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