Un nouvel outil accélère le développement de vaccins et d'autres produits pharmaceutiques de plus d'un million de fois tout en minimisant les coûts. La méthode fonctionne en utilisant des bulles ressemblant à du savon comme nano-conteneurs. Avec la nanotechnologie de l'ADN, plusieurs ingrédients peuvent être mélangés dans les conteneurs. Crédit :Nikos Hatzakis, Université de Copenhague
Un nouvel outil accélère le développement de vaccins et d'autres produits pharmaceutiques de plus d'un million de fois tout en minimisant les coûts.
À la recherche d'agents pharmaceutiques tels que de nouveaux vaccins, l'industrie analysera régulièrement des milliers de molécules candidates apparentées. Une nouvelle technique permet que cela se produise à l'échelle nanométrique, en minimisant l'utilisation de matériaux et d'énergie. Les travaux sont publiés dans la revue Nature Chemistry .
Plus de 40 000 molécules peuvent être synthétisées et analysées dans une zone plus petite qu'une tête d'épingle. La méthode, développée grâce à un effort de recherche hautement interdisciplinaire au Danemark, promet de réduire considérablement les quantités de matériaux, d'énergie et les coûts économiques pour les sociétés pharmaceutiques.
La méthode fonctionne en utilisant des bulles ressemblant à du savon comme nano-conteneurs. Grâce à la nanotechnologie de l'ADN, plusieurs ingrédients peuvent être mélangés dans les conteneurs.
"Les volumes sont si petits que l'utilisation de matériaux peut être comparée à l'utilisation d'un litre d'eau et d'un kilogramme de matériaux au lieu de tous les volumes d'eau de tous les océans pour tester des matériaux correspondant à la masse totale du mont Everest. C'est un une économie d'efforts, de matériel, de main-d'œuvre et d'énergie sans précédent », déclare le chef de l'équipe Nikos Hatzakis, professeur associé au département de chimie de l'université de Copenhague.
"Économiser infiniment [sur] des quantités de temps, d'énergie et de main-d'œuvre serait d'une importance fondamentale pour tout développement de synthèse et évaluation de produits pharmaceutiques", déclare Ph.D. Étudiante Mette G. Malle, auteure principale de l'article, et actuellement chercheuse postdoctorale à l'Université de Harvard, aux États-Unis.
Résultats en seulement sept minutes
Le travail a été réalisé en collaboration entre le groupe Hatzakis de l'Université de Copenhague et le professeur associé Stefan Vogel de l'Université du Danemark du Sud. Le projet a été soutenu par une subvention du Centre d'excellence de la Fondation Villum. La solution résultante est nommée "fusion de nanoconteneurs lipidiques combinatoires à une seule particule basée sur la fusion médiée par l'ADN" - en abrégé SPARCLD.
La percée implique l'intégration d'éléments issus de disciplines normalement assez éloignées :la biochimie de synthèse, les nanotechnologies, la synthèse d'ADN, la chimie combinatoire, et même l'apprentissage automatique, qui est une discipline de l'IA (intelligence artificielle).
La méthode fonctionne en utilisant des bulles ressemblant à du savon comme nano-conteneurs. Avec la nanotechnologie de l'ADN, plusieurs ingrédients peuvent être mélangés dans les conteneurs. Crédit :Nikos Hatzakis, Université de Copenhague
"Aucun élément de notre solution n'est complètement nouveau, mais ils n'ont jamais été combinés de manière aussi transparente", explique Nikos Hatzakis.
La méthode fournit des résultats en seulement sept minutes.
"Ce que nous avons est très proche d'une lecture en direct. Cela signifie que l'on peut modérer la configuration en continu en fonction des lectures ajoutant une valeur supplémentaire significative. Nous nous attendons à ce que ce soit un facteur clé pour l'industrie qui souhaite mettre en œuvre la solution", déclare Mette G. Malle.
"Je devais garder les choses secrètes"
Les chercheurs individuels du projet ont plusieurs collaborations industrielles, mais ils ne savent pas quelles entreprises pourraient vouloir mettre en œuvre la nouvelle méthode à haut débit.
"Nous devions garder les choses secrètes car nous ne voulions pas risquer que d'autres publient quelque chose de similaire avant nous. Ainsi, nous ne pouvions pas engager de conversations avec l'industrie ou avec d'autres chercheurs susceptibles d'utiliser la méthode dans diverses applications", dit Nikos Hatzakis.
Pourtant, il peut citer quelques applications possibles :
"Il y aurait fort à parier que les groupes industriels et académiques impliqués dans la synthèse de longues molécules telles que les polymères pourraient être parmi les premiers à adopter la méthode. Il en va de même pour les ligands pertinents pour le développement pharmaceutique. Une beauté particulière de la méthode [est ] qu'il peut être intégré davantage, permettant l'ajout direct d'une application pertinente."
Ici, des exemples pourraient être des chaînes d'ARN pour l'important outil biotechnologique CRISPR, ou une alternative pour le dépistage, la détection et la synthèse d'ARN pour les futurs vaccins pandémiques.
« Notre configuration permet d'intégrer SPARCLD avec une lecture post-combinatoire pour des combinaisons de réactions protéine-ligand telles que celles pertinentes pour une utilisation dans CRISPR. Seulement, nous n'avons pas encore été en mesure de résoudre ce problème, car nous voulions d'abord publier notre méthodologie. Une nouvelle méthode pourrait améliorer les traitements du cancer de la prostate et de l'hypercholestérolémie
