L'origami à ADN s'attaque aux cellules cancéreuses multirésistantes
Un outil ADN qui combine la thérapie génique et la chimiothérapie pourrait être une nouvelle façon prometteuse de vaincre les cellules cancéreuses multirésistantes.
L’outil est une «nanoplateforme d’ADN sur mesure» qui peut transporter des médicaments de chimiothérapie dans des cellules cancéreuses ciblées tout en faisant taire les gènes de résistance aux médicaments des cellules.
La technique est l'œuvre de scientifiques du Centre national des nanosciences et de la technologie à Pékin, en Chine.
Un article récent dans la revue Édition internationale d'Angewandte Chemie donne un compte rendu détaillé de la manière dont l'équipe a développé et testé les nanoplates-formes d'ADN.
Les traitements médicamenteux ont considérablement amélioré les taux de survie et la qualité de vie des personnes atteintes de cancer.
Cependant, il existe de nombreux cas dans lesquels le cancer réagit bien au traitement au début, puis rechute ou réapparaît en raison de la résistance aux médicaments.
Efflux de drogue
Les scientifiques ont identifié plusieurs mécanismes cellulaires qui permettent ou favorisent la résistance aux médicaments dans le cancer.
L'un de ceux-ci est «l'efflux de médicaments», un processus dans lequel les protéines de transport pompent les médicaments hors du corps cellulaire à travers ses membranes. Les mécanismes d'efflux existent «dans toutes les cellules vivantes», pas seulement dans les cellules cancéreuses.
Par exemple, les cellules des parois intestinales contiennent une abondance de protéines de transport qui pompent les médicaments et autres agents nocifs vers le tube digestif.
Grâce à des recherches approfondies, les scientifiques en savent maintenant beaucoup sur le rôle des mécanismes d'efflux et des protéines de transport dans le développement de la résistance aux médicaments dans le cancer.
L'une des premières protéines de transport qu'ils ont identifiées était une protéine codée par le gène de résistance multi-médicaments 1 (MDR1).
Des études ont également révélé que lorsque certains organes deviennent cancéreux, leurs tissus commencent à s'exprimer MDR1 plus fortement.
Une étude, en particulier, a découvert que le traitement avec le puissant médicament anticancéreux doxorubicine augmentait considérablement l'expression de MDR1 dans les cellules cancéreuses mais pas dans les cellules saines du poumon.
Ciblage cellulaire et silençage génique
Par conséquent, alors qu'un médicament peut être très efficace pour tuer les cellules cancéreuses, si les cellules réussissent mieux à l'expulser, finalement, le médicament ne restera pas à l'intérieur de la cellule assez longtemps pour faire effet.
Pour s'attaquer à ce problème, les chercheurs sur le cancer travaillent sur des moyens de désactiver les gènes qui entraînent l'efflux de médicaments dans les cellules tumorales.
Une approche pour éteindre les pompes d'efflux est une technique de silençage génique appelée interférence ARN (ARNi). Cela utilise des molécules appelées modèles de transcription d'ARN pour interférer avec l'expression des gènes dans les cellules.
Cependant, pour que le traitement soit efficace, les modèles de transcription d'ARN doivent être libérés à l'intérieur du corps cellulaire, ou cytoplasme. Deuxièmement, cela doit avoir lieu en même temps que l'administration du médicament qui tue les cellules. Et troisièmement, les cellules saines doivent rester intactes.
La nouvelle nanoplateforme d'ADN répond aux trois exigences: elle cible spécifiquement les cellules cancéreuses, elle délivre le médicament anticancéreux à l'intérieur de celles-ci et elle éteint les gènes qui entraînent leurs pompes d'efflux pour donner au médicament le temps d'agir.
L'équipe a utilisé des techniques «d'origami ADN» pour créer une plate-forme qui comprend tous les composants nécessaires pour que ces choses se produisent.
En utilisant l'approche bien établie, les scientifiques peuvent créer des plates-formes d'ADN comprenant des formes moléculaires simples et complexes qui sont suffisamment petites pour fonctionner au niveau cellulaire.
Dans ce cas, l'équipe a créé une structure simple qui s'auto-assemble en une nanoplateforme d'ADN triangulaire. La plate-forme dispose de plusieurs sites qui peuvent se lier à diverses «unités fonctionnelles».
«Nouvelle stratégie pour les tumeurs multirésistantes»
Les chercheurs ont testé la capacité de la plate-forme ADN à délivrer de manière sélective des modèles de transcription d'ARN et le médicament de chimiothérapie doxorubicine d'abord dans des cultures cellulaires, puis chez des souris atteintes de tumeurs multirésistantes.
Ils ont utilisé «deux modèles de transcription d'ARN linéaires à petite épingle à cheveux». L'un d'entre eux s'occupait du silençage génique, et l'autre s'occupait de la reconnaissance et de l'insertion des cellules.
Les résultats ont montré que la «plate-forme ADN personnalisée» était très efficace à la fois pour la livraison sélective et la libération des deux articles. Cela a également abouti à un taux d'élimination des tumeurs hautement sélectif.
L'équipe affirme que l'étude démontre comment créer une nanostructure qui délivre une chimiothérapie sélective aux cellules cancéreuses tout en supprimant la résistance aux médicaments en utilisant le silençage génique sans nuire aux tissus sains.
Ils suggèrent qu'il devrait également être possible d'adapter les plates-formes ADN pour une utilisation dans une gamme de traitements en modifiant les cibles, les charges utiles et les stratégies de livraison.
Les auteurs concluent:
«Cette nanoplateforme d'ADN sur mesure, qui combine la thérapie ARNi et la chimiothérapie, offre une nouvelle stratégie pour le traitement des tumeurs multirésistantes.»
