Un lance-pierre pour propulser des médicaments à la source d’une infection

Une équipe internationale composée de chercheurs de l’Université de Rome Tor Vergata et de l’Université de Montréal a révélé, dans un article publié cette semaine dans Nature Communications, avoir modélisé et synthétisé à l’échelle nanométrique une molécule en forme de lance-pierre faite d’ADN qui est 20 000 fois plus petite qu’un cheveu humain. Ce «lance-pierre moléculaire» serait en mesure de propulser des médicaments à des endroits précis du corps humain en présence de biomarqueurs propres à une maladie.

La molécule, qui mesure à peine quelques nanomètres de long, se compose d’un brin d’ADN synthétique capable de transporter un médicament et de le relâcher dans l’organisme à la manière d’un élastique de lance-pierre au moment opportun. Les deux extrémités de cet «élastique» d’ADN sont constituées de groupements de liaison capables de se fixer à un anticorps spécifique, soit une protéine en forme de Y utilisée par le système immunitaire pour détecter et neutraliser différents agents pathogènes comme des bactéries et des virus. Lorsque les groupements de liaison du lance-pierre reconnaissent un anticorps spécifique et se fixent à ses branches, «l’élastique» d’ADN s’étire et le médicament qu’il transportait est relâché.

«L’une des propriétés les plus extraordinaires de ce lance-pierre moléculaire est qu’il réagit seulement lorsqu’un anticorps spécifique reconnaît les sites de liaison de l’élastique d’ADN, explique Francesco Ricci, professeur de chimie à l’Université de Rome Tor Vergata. Il est possible de “configurer” le lance-pierre de manière qu’il libère un médicament donné en présence d’anticorps propres à une maladie simplement en modifiant la structure de ces sites. Comme les anticorps sont des biomarqueurs spécifiques de différentes maladies, les médecins cliniciens pourraient faire de cette molécule une arme redoutable à utiliser pour des traitements ciblés.»

«Une autre propriété extrêmement intéressante de notre lance-pierre est sa grande adaptabilité, ajoute Alexis Vallée-Bélisle, professeur au Département de chimie de l’Université de Montréal. À ce jour, nous avons seulement fait la démonstration du principe de fonctionnement du lance-pierre en le mettant en présence de trois anticorps, dont un anticorps du VIH, et en utilisant des acides nucléiques comme modèles de médicaments. Toutefois, étant donné qu’il est très facile de créer des “transporteurs” spécifiques avec la chimie de l’ADN, on peut configurer “l’élastique” du lance-pierre de façon qu’il propulse un large éventail de molécules thérapeutiques.»

«Concevoir le design de cette molécule en forme de lance-pierre fut un grand défi, affirme Simona Ranallo, chercheuse postdoctorale au sein du groupe du professeur Ricci et première auteure de l’étude. Il nous a fallu de nombreux essais-erreurs avant de trouver la configuration qui permettait un transport et un relarguage optimaux du médicament. En effet,la molécule devait pouvoir «retenir » le médicament en l’absence de l’anticorps, mais aussi être capable de le propulser une fois l’anticorps produit.»

Le groupe de chercheurs souhaite maintenant adapter le lance-pierre pour permettre l’administration de médicaments pertinents sur le plan clinique et démontrer son efficacité en contexte réel. «Nous pensons que des lance-pierres moléculaires semblables pourront être utilisés dans un avenir rapproché pour administrer des médicaments à des endroits précis de l’organisme. Si nous parvenons à nos fins, l’efficacité des médicaments s’en trouvera grandement améliorée et leurs effets secondaires toxiques réduits», conclut M. Ricci.

La prochaine étape du projet consiste donc à cibler une maladie et un médicament particuliers pour lesquels adapter le lance-pierre thérapeutique afin de le tester sur des cellules in vitro, avant de passer aux essais sur des souris.

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À propos de cette étude

Ranallo, S., et autres. “Antibody powered nucleic acid release using a DNA-based nanomachine”, Nature Communications, avril 2017. doi: 10.1038/ncomms15150

Carl Prévost-Tremblay (UdeM) et Andrea Idili (UofT) sont aussi co-auteurs de cette étude.

Cette étude a été financée par l’Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro (projet no 14420), le Conseil européen de la recherche (projet no 336493), l’International Research Staff Exchange Scheme, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (subvention no 436381-2013) et la Chaire de recherche du Canada en bio-ingénierie et bio-nanotechnologie, Tier II (AVB).

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