L'origami d'ADN ouvre de nouvelles perspectives dans la lutte contre le cancer du pancréas
L'un des défis de la lutte contre le cancer du pancréas consiste à trouver des moyens de pénétrer le tissu dense de l'organe pour définir les marges entre le tissu malin et le tissu normal. Une nouvelle étude utilise des structures d'origami d'ADN pour délivrer sélectivement des agents d'imagerie fluorescents aux cellules cancéreuses du pancréas sans affecter les cellules normales.
Bumsoo Han, professeur à l'Illinois (à gauche), et Sae Rome Choi, chercheuse postdoctorale, sont les auteurs d'une nouvelle étude explorant l'utilisation de l'origami ADN pour améliorer l'imagerie des tissus pancréatiques denses en vue de la détection du cancer et d'un éventuel traitement.
Fred Zwicky
L'étude, dirigée par Bumsoo Han, professeur de sciences mécaniques et d'ingénierie à l'université de l'Illinois Urbana-Champaign, et Jong Hyun Choi, professeur à l'université de Purdue, a révélé que des structures d'origami d'ADN spécialement conçues et portant des paquets de colorants d'imagerie peuvent cibler spécifiquement les cellules cancéreuses mutantes KRAS humaines, qui sont présentes dans 95 % des cas de cancer du pancréas.
"Cette recherche met en évidence non seulement le potentiel d'une imagerie plus précise du cancer, mais aussi d'une administration sélective de la chimiothérapie, ce qui représente une avancée significative par rapport aux traitements actuels de l'adénocarcinome canalaire pancréatique", a déclaré Han, qui est également affilié au centre de cancérologie de l'Illinois. "Le processus actuel d'élimination des tissus cancéreux par résection chirurgicale peut être grandement amélioré par une imagerie plus précise des marges de la tumeur.
L'ADN est une longue molécule à double brin, ce qui en fait un candidat idéal pour se plier en échafaudages nanométriques qui maintiennent les molécules - dans ce cas, des colorants d'imagerie fluorescents - en place et pour créer de nouvelles structures moléculaires synthétiques.
L'équipe a développé des modèles de cancer du pancréas en utilisant des "tumoroïdes" imprimés en 3D et des systèmes microfluidiques qui imitent le microenvironnement tumoral complexe - appelés modèles microfluidiques de tumeur-stroma - afin de réduire la dépendance à l'égard des tissus animaux et d'accélérer le passage à l'utilisation clinique chez l'homme. Pour tester l'absorption des structures d'origami dans les tissus cancéreux, les chercheurs ont ajouté les structures d'ADN colorées aux modèles de tumeurs et ont suivi leur mouvement par imagerie de fluorescence. Ils ont ensuite administré les structures délivrant le colorant à des souris porteuses de tissus tumoraux pancréatiques humains afin d'explorer la distribution des paquets d'origami d'ADN dans des conditions plus physiologiques.
L'équipe a expérimenté différentes tailles de molécules d'origami ADN en forme de tube et de tuile. Ils ont constaté que les structures en forme de tube d'une longueur d'environ 70 nanomètres et d'un diamètre de 30 nanomètres, ainsi que celles d'une longueur d'environ 6 nanomètres et d'un diamètre de 30 nanomètres, étaient les plus absorbées par le tissu cancéreux du pancréas, sans être absorbées par le tissu non cancéreux environnant. Les molécules plus grandes en forme de tube et toutes les tailles de molécules en forme de tuile n'ont pas donné d'aussi bons résultats.
"Nous avons été surpris de constater à quel point les variations de taille et de forme des paquets d'origami d'ADN influençaient l'absorption par les cellules cancéreuses par rapport aux cellules saines", a déclaré M. Han. "Je pensais que les paquets les plus petits seraient les meilleurs, afin qu'il y ait plus d'accumulation, mais il semble qu'il y ait un certain point d'équilibre non seulement pour la taille mais aussi pour la forme.
La prochaine étape consistera à explorer l'utilisation de molécules d'ADN pliées en origami et chargées de médicaments chimiothérapeutiques pour les administrer sélectivement aux cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales, a déclaré M. Han. "Nous sommes très fiers de pouvoir le faire avec des modèles tumoraux modifiés afin de réduire l'utilisation d'animaux et d'accélérer l'application de la découverte de médicaments.
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