La création de vie artificielle est un thème récurrent à la fois dans la science et dans la littérature populaire, où elle évoque des images de créatures visqueuses rampantes aux intentions malveillantes ou d'animaux de compagnie super mignons. Dans le même temps, la question se pose :quel rôle la vie artificielle devrait-elle jouer dans notre environnement ici sur Terre, où toutes les formes de vie sont créées par la nature et ont leur propre place et leur propre but ?

Le professeur agrégé Chenguang Lou du Département de physique, de chimie et de pharmacie de l'Université du Danemark du Sud, ainsi que le professeur Hanbin Mao de l'Université d'État de Kent, sont les parents d'une molécule hybride artificielle spéciale qui pourrait conduire à la création de formes de vie artificielles. Ils ont publié une revue dans la revue Cell Reports Physical Science sur l'état de la recherche dans le domaine à l'origine de leur création. Ce domaine est appelé « nanostructures hybrides peptide-ADN » et il s'agit d'un domaine émergent, vieux de moins de 10 ans.

La vision de Lou est de créer des vaccins viraux (versions modifiées et affaiblies d'un virus) et des formes de vie artificielles pouvant être utilisées pour diagnostiquer et traiter des maladies.

"Dans la nature, la plupart des organismes ont des ennemis naturels, mais certains n'en ont pas. Par exemple, certains virus pathogènes n'ont pas d'ennemi naturel. Il serait logique de créer une forme de vie artificielle qui pourrait devenir leur ennemi", a-t-il déclaré. dit.

De la même manière, il envisage que de telles formes de vie artificielles puissent agir comme des vaccins contre les infections virales et être utilisées comme des nanorobots ou des nanomachines chargées de médicaments ou d'éléments de diagnostic et envoyées dans le corps d'un patient.

"Un vaccin viral artificiel pourrait être d'ici environ 10 ans. Une cellule artificielle, en revanche, se profile à l'horizon car elle est constituée de nombreux éléments qui doivent être contrôlés avant que nous puissions commencer à les utiliser. Mais avec les connaissances dont nous disposons , il n'y a, en principe, aucun obstacle à la production d'organismes cellulaires artificiels à l'avenir", dit-il.

Quels sont les éléments de base que Lou et ses collègues dans ce domaine utiliseront pour créer des vaccins viraux et une vie artificielle ? L'ADN et les peptides font partie des biomolécules les plus importantes dans la nature, ce qui fait de la technologie de l'ADN et de la technologie des peptides les deux outils moléculaires les plus puissants de la boîte à outils nanotechnologique actuelle.

La technologie de l'ADN permet un contrôle précis de la programmation, du niveau atomique au niveau macro, mais elle ne peut assurer que des fonctions chimiques limitées puisqu'elle ne comporte que quatre bases :A, C, G et T. La technologie des peptides, en revanche, peut fournissent des fonctions chimiques suffisantes à grande échelle, car il y a 20 acides aminés avec lesquels travailler. La nature utilise à la fois l'ADN et les peptides pour construire diverses usines de protéines présentes dans les cellules, leur permettant d'évoluer en organismes.

Récemment, Hanbin Mao et Chenguang Lou ont réussi à relier des structures d'ADN à trois brins avec des structures peptidiques à trois brins, créant ainsi une molécule hybride artificielle qui combine les atouts des deux. Ce travail a été publié dans Nature Communications en 2022.

Ailleurs dans le monde, d'autres chercheurs travaillent également sur la connexion de l'ADN et des peptides, car cette connexion constitue une base solide pour le développement d'entités biologiques et de formes de vie plus avancées.

À l'Université d'Oxford, des chercheurs ont réussi à construire une nanomachine composée d'ADN et de peptides capables de percer une membrane cellulaire, créant ainsi un canal membranaire artificiel à travers lequel de petites molécules peuvent passer.

À l'Arizona State University, Nicholas Stephanopoulos et ses collègues ont permis à l'ADN et aux peptides de s'auto-assembler en structures 2D et 3D.

À l’Université Northwest, des chercheurs ont montré que les microfibres peuvent se former en conjonction avec l’auto-assemblage de l’ADN et des peptides. L'ADN et les peptides fonctionnent au niveau nano, donc si l'on considère les différences de taille, les microfibres sont énormes.

À l'Université Ben Gourion du Néguev, des scientifiques ont utilisé des molécules hybrides pour créer une structure sphérique semblable à un oignon contenant des médicaments contre le cancer, qui pourraient être utilisés dans l'organisme pour cibler les tumeurs cancéreuses.

"À mon avis, la valeur globale de tous ces efforts est qu'ils peuvent être utilisés pour améliorer la capacité de la société à diagnostiquer et à traiter les personnes malades. Pour l'avenir, je ne serais pas surpris qu'un jour nous puissions créer arbitrairement des nanomachines hybrides, des vaccins viraux et même des formes de vie artificielles à partir de ces éléments de base pour aider la société à lutter contre ces maladies difficiles à guérir, ce serait une révolution dans les soins de santé", déclare Chenguang Lou.

Plus d'informations : Conjugués peptide-ADN comme éléments de base pour la conception de novo de nanostructures hybrides, Cell Reports Physical Science (2023). dx.doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101620

Informations sur le journal : Rapports cellulaires sur la science physique , Communications naturelles

Fourni par l'Université du Danemark du Sud