Les acides aminés, tels que la tyrosine et le tryptophane, sont les éléments fondamentaux qui composent les protéines. Ces biomolécules ont différents groupes chimiques à chaque extrémité et sur chaque chaîne latérale et ont donc la capacité naturelle de former une chaîne grâce à la formation d’une liaison amide (peptide). Cependant, ces liens sont faibles et facilement dégradés dans des conditions physiologiques. C'est là que les acides aminés protégés par Fmoc entrent en jeu.
Dans une nouvelle étude, une équipe de recherche dirigée par le Dr Eijiro Miyako, professeur agrégé au Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) et le Dr Alberto Bianco et le Dr Cécilia Ménard-Moyon du Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS), France, a utilisé la lumière ultraviolette à 254 nm (conduisant aux nanoparticules CBPUV) et la réticulation médiée par la riboflavine à 365 nm (conduisant aux nanoparticules CBPRibo) pour réticuler les acides aminés protégés par Fmoc.
"Les acides aminés, éléments constitutifs des protéines, présentent de nombreux avantages, tels qu'une meilleure biocompatibilité. Par conséquent, nous avons voulu créer de nouvelles nanoparticules à base d'acides aminés auto-assemblées qui peuvent être déclenchées par de multiples mécanismes", explique le Dr Eijiro Miyako. Les résultats de cette étude sont publiés dans Small .
Les acides aminés auto-assemblés étaient des dimères réticulés de manière stable de Fmoc-Tyr-OH (Tyrosine) et de Fmoc-Trp-OH (Tryptophane). La doxorubicine, un médicament anticancéreux, a ensuite été chargée dans les nanoparticules d'acides aminés réticulées.
Pour augmenter la stabilité des nanoparticules, les chercheurs ont utilisé un acide tannique-Fer (Fe 3+ ) complexe (ou TAF) comme couche externe du revêtement. Ce revêtement peut se dégrader à l’intérieur des cellules par la libération enzymatique de glutathion ou par la différence de pH dans le microenvironnement tumoral. Le revêtement d'acide tannique peut également être utilisé dans la thérapie anticancéreuse photothermique, où la lumière externe peut augmenter la température locale entourant le tissu cancéreux, provoquant la mort des cellules cancéreuses.
Les nanoparticules synthétisées ont ensuite été étudiées de manière approfondie pour déterminer leur intégrité structurelle, leur stabilité et leur libération de médicaments dans différentes conditions de pH. Le profil fonctionnel, l'absorption cellulaire et la biocompatibilité des nanoparticules d'acides aminés auto-assemblées ont ensuite été étudiées à l'aide de techniques de culture cellulaire.
Enfin, l’efficacité anticancéreuse des nanoparticules synthétisées a été analysée chez des souris porteuses de tumeurs. L'approche combinée de la chimiothérapie, grâce à l'action de la doxorubicine, et de la thérapie photothermique grâce à l'enrobage d'acide tannique, a montré une excellente activité anticancéreuse.
Après la réticulation, les nanoparticules à base d’acides aminés ont présenté des changements notables en termes de couleur, de taille, d’absorbance, de fluorescence et de stabilité thermique. De plus, le CBPUV a présenté une stabilité supérieure après réticulation par rapport au CBPRibo. CBPUV a également maintenu sa structure de manière constante, tandis que CBPRibo a montré un démontage partiel, formant des sphères creuses.
L’étude sur la libération du médicament a révélé une libération minimale du médicament à un pH physiologique (7,4), ce qui indique qu’un revêtement stable est crucial pour l’administration in vivo. À pH 5,5, une dégradation incomplète du revêtement a entraîné une libération négligeable du médicament. Cependant, l'ajout de glutathion (GSH) à pH 5,5 a considérablement augmenté la libération du médicament en déclenchant la dégradation du revêtement TAF, indiquant une réactivité GSH/pH.
Le traitement combiné acide et GSH a intensifié la dégradation du revêtement. Ce comportement réactif permet une libération contrôlée du médicament dans des conditions physiologiques spécifiques. De plus, les évaluations in vitro ont révélé une cytotoxicité dépendante de la concentration et une efficacité améliorée de la thérapie combinée chimio/photothermique. Des études in vivo sur des souris porteuses de tumeurs ont montré une inhibition significative de la croissance tumorale, indiquant des effets anticancéreux prometteurs sans effets secondaires observés.
Le Dr Miyako a déclaré :« La nanotechnologie est prometteuse de transformer la science fondamentale de laboratoire en un outil puissant pour lutter contre des maladies complexes comme le cancer. Nous sommes optimistes que cette recherche pionnière progressera, évoluant potentiellement vers une technologie de pointe de traitement du cancer prête pour des essais cliniques d'ici dix ans. ans."
À l'avenir, le développement de ces nanoparticules d'acides aminés auto-assemblées peut aider à lutter contre des problèmes critiques tels que la multirésistance aux médicaments dans le cancer et à améliorer l'efficacité globale des résultats du traitement.
Plus d'informations : Tengfei Wang et al, Nanoparticules d'acides aminés co-assemblées photoréticulées pour une thérapie anticancéreuse combinée chimio/photothermique contrôlée, Petite (2023). DOI : 10.1002/smll.202307337
Informations sur le journal : Petit
Fourni par l'Institut avancé des sciences et technologies du Japon
