Des protéines de synthèse contrôlables pour une administration de médicaments ciblée

Contrairement à un traitement médicamenteux conventionnel, l’administration ciblée consiste à transférer un médicament directement à l’intérieur des cellules malades. Grâce à cette action ciblée, l’efficacité des molécules est ainsi multipliée et les effets secondaires sont réduits. Cependant, ce mode de fonctionnement plus intelligent est aussi beaucoup plus complexe, car il implique d’utiliser un “système de transport du médicament” (drug delivery vehicle).

Un enjeu de taille : remplacer les virus vecteurs

Les virus modifiés sont les vecteurs couramment utilisés pour l’administration ciblée de médicaments. Leur fonctionnement rappelle celui du cheval de Troie : le virus n’est qu’une coque, un système de transport contenant un médicament à délivrer au sein d’une cellule. Néanmoins, ces virus modifiés ont une efficacité limitée et présentent des inconvénients. D’autres solutions sont donc recherchées, dont l’utilisation de nano-objets ou encore de protéines de synthèse.

Une solution : le contrôle de protéines

Pour fonctionner, les protéines naturelles ont parfois besoin de changer de forme. C’est par exemple le cas de l’hémoglobine, la protéine chargée de transporter le dioxygène dans l’organisme. Pour tenter le challenge de reproduire ce processus naturel, les chercheurs de “The Institute for Protein Design” (University of Washington School of Medicine) ont eu l’idée suivante : créer des protéines de synthèse capables de s’assembler à pH neutre et de se désassembler en milieu acide. En effet, il existe des différences de pH entre les compartiments d’une même cellule, et la partie appelée endosome a un pH acide. Lorsque ces protéines dynamiques pénètrent dans l’endosome, elles se dissocient, ce qui perturbe la membrane de l’endosome qui devient perméable et laisse passer la protéine.

Un mécanisme de fonctionnement astucieux

Pour arriver à un mouvement moléculaire, l’équipe de chercheurs a utilisé une substance appelée histidine. Si cette molécule a la particularité de ne porter aucune charge électrique à pH neutre, elle prend en revanche une charge positive en présence d’une petite quantité d’acide, ce qui stoppe certaines réactions chimiques. Cette propriété a ainsi permis de créer un assemblage de protéines dynamique.

Des molécules prometteuses qui requièrent une maîtrise parfaite

Parce que ces molécules peuvent être utilisées pour délivrer des médicaments à l’intérieur de cellules de manière ciblée elles ont un avenir prometteur. Cependant, d’après Scott Boyken, principal auteur de ce projet, perturber les membranes des cellules pour s’avérer toxique, c’est pourquoi les conditions d’activation de ces molécules doivent être totalement maîtrisées une fois à l’intérieur de l’endosome. D’autres chercheurs ont ainsi contribué à cette étude afin notamment de déterminer la quantité d’acide nécessaire au désassemblage (Vicki Wysocki’s Group, The Ohio State University).

Par ailleurs, des essais ont été conduits au Jennifer Lippincott-Schwartz’s lab (HHMI’s Janelia Research Campus) afin de déterminer l’effet de ces protéines sur des cellules particulières. Les premiers résultats indiquent ainsi qu’elles sont également capables de perturber les membranes des cellules mammaires, ce qui laisse entrevoir une utilisation dans le traitement du cancer du sein.