L’un des défis de la lutte contre le cancer du pancréas est de trouver des moyens de pénétrer le tissu dense de l’organe pour définir les marges entre les tissus malins et normaux. Une nouvelle étude utilise des structures d’origami ADN pour fournir sélectivement des agents d’imagerie fluorescents aux cellules cancéreuses pancréatiques sans affecter les cellules normales.
L’étude, dirigée par le professeur Bumsoo Han et professeur Jong Hyun Choi à l’Université Purdue, professeur de sciences et d’ingénierie en mécanique et professeur Jong Hyun Choi à l’Université Purdue, ont constaté que les structures d’origami ADN spécialement conçues transportaient des paquets de colorant d’imagerie peuvent cibler spécifiquement les cellules de cancer de Mutant Human Kras, qui sont présentes dans 95% des cas de cancer pancréatique.
«Cette recherche met en évidence non seulement le potentiel d’imagerie contre le cancer plus précise, mais également l’administration sélective de la chimiothérapie, une progression importante sur les traitements actuels de l’adénocarcinome canalaire pancréatique», a déclaré Han, qui est également affilié au Cancer Center de l’Illinois. «Le processus actuel de l’élimination des tissus cancéreux par résection chirurgicale peut être considérablement amélioré par une imagerie plus précise des marges tumorales.»
Les résultats de l’étude sont publiés dans la revue Science avancée.
L’ADN est une longue molécule à double brin, ce qui en fait un candidat idéal pour se plier en échafaudages à l’échelle nanométrique qui contiennent des 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 – appelé modèles microfluidiques-stroma tumoral – pour réduire la dépendance à l’égard des tissus animaux et accélérer la traduction à une 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 remplies de colorants aux modèles tumoraux et ont suivi leur mouvement avec une imagerie par fluorescence. Ils ont ensuite administré les structures de déviation des colorants aux souris avec un tissu tumoral pancréatique humain pour explorer la distribution des paquets d’origami ADN dans des conditions plus physiologiquement pertinentes.
L’équipe a expérimenté différentes tailles de tubes et de molécules d’origami d’ADN en forme de tuile. Ils ont constaté que les structures en forme de tube d’environ 70 nanomètres de longueur et 30 nanomètres de diamètre, ainsi que celles qui sont d’environ 6 nanomètres de longueur et 30 nanomètres de diamètre, ont connu la plus grande absorption par le tissu cancer du pancréatique tout en étant absorbé par le tissu non cancéreux environnant. Des molécules plus grandes en forme de tube et toutes les tailles de molécules en forme de tuile ne fonctionnaient pas aussi bien.
« Nous avons été surpris de voir à quel point la variation de la taille et de la forme des paquets d’origami de l’ADN a influencé l’absorption par les cellules cancéreuses par rapport aux cellules saines », a déclaré Han. « Je pensais que plus petit serait mieux, afin qu’il y ait plus d’accumulation, mais il semble qu’il y ait un certain point idéal pour non seulement la taille mais aussi la forme. »
L’étape suivante consiste à explorer l’utilisation de molécules d’ADN pliées en origami chargées de médicaments de chimiothérapie pour l’administration sélective aux cellules cancéreuses sans affecter les cellules normales, a déclaré Han. «Le faire avec des modèles tumoraux d’ingénierie pour réduire l’utilisation des animaux et accélérer la traduction dans la découverte de médicaments est une autre direction dont nous sommes très fiers.»
Cette recherche a été soutenue par des subventions des National Institutes of Health et de la National Science Foundation. Han est également affilié à la bio-ingénierie, au Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, au Materials Research Laboratory et au Beckman Institute for Advanced Science and Technology.
Ce travail a été soutenu par les subventions National Institutes of Health U01 HL143403, R01 CA254110, U01 CA274304, UM1TR004402, P30 CA023168 et la Grant MCB-2134603 de la National Science Foundation.
Les sciences et l’ingénierie mécaniques font partie du Grainger College of Engineering de l’Illinois.
