L’EPFL dévoile des aptamères ADN pour lutter contre les virus
LAUSANNE – 9 Mai 2024 – L’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) a mis au point une avancée majeure dans le domaine de la biotechnologie : la création d’aptamères d’ADN.Ces molécules synthétiques, inspirées du fonctionnement des virus, ciblent avec précision les agents pathogènes. cette innovation pourrait changer la donne en matière de diagnostic et de traitement des maladies infectieuses, grâce à l’expertise des chercheurs.
Les scientifiques de l’EPFL ont conçu des aptamères d’ADN inspirés du virus qui lient les cibles d’infection avec une sélectivité d’enregistrement. Cette innovation pourrait changer la façon dont nous diagnostiquons et traitons les maladies infectieuses.
Des chercheurs de l’Institut fédéral suisse de la technologie Lausanne (EPFL) ont développé une nouvelle méthode pour créer des molécules d’ADN synthétiques appelées aptamères, conçues pour lier des virus avec une sélectivité exceptionnelle. Cette approche copie comment les virus se verrouillent sur les cellules. En conséquence, cela pourrait aider à créer des diagnostics plus rapides et plus précis et de meilleurs traitements pour les maladies infectieuses.
Inspiré par les propres astuces de la nature
Les aptamères sont de courts morceaux d’ADN ou d’ARN qui se lient à des cibles spécifiques, un peu comme les anticorps, mais sont plus faciles et moins chères à produire. Auparavant, les scientifiques ont examiné des millions de séquences aptamères, chacun avait l’intention de se lier à un seul site sur une protéine. Ceux-ci sont appelés liants «monovalents».
Cependant, de nombreux virus, notamment le SARS-COV-2, le VIH et la grippe, utilisent des protéines complexes en trois sous-unités identiques, appelées trimères, pour envahir les cellules. Les aptamères monovalents ont souvent du mal à s’accrocher efficacement à ces cibles complexes.
Le Dr Maartje Bastings, qui dirige le laboratoire programmable des biomatériaux à EPFL, a expliqué:
“Vous ne pouvez pas contrôler où un liant monovalent interagit avec sa cible: par exemple, il peut se lier au côté d’une protéine, plutôt que l’interface de liaison, réduisant sa fonctionnalité. En d’autres termes, vous ne pouvez pas choisir l’endroit sur le mur où une certaine nouille spaghetti collera.”
Pour résoudre ce problème, Bastings et son équipe ont développé une nouvelle approche. En concevant des «échafaudages» spéciaux qui imitent la géométrie des protéines de pointes virales, ils ont encouragé les aptamères à s’assembler en groupes de trois – correspondant à la structure trimérique de leurs cibles dès le début.
Illustration des assemblages supramoléculaires à base d’ADN à évolution multivalent (MEDUSA), montré en blanc, interagissant avec une protéine cible (rose). Crédit: 2025 PBL EPFL CC par SA 4.0
Bondurs d’ingénierie ultra-forts
L’équipe appelle leur approche des assemblées supramoléculaires à base d’ADN évoluées (MEDUSA). Les aptamères créés à l’aide de Medusa ont lié leurs cibles 10 à 1 000 fois plus fortement que les versions précédentes et avec une sélectivité beaucoup plus grande. Ceci est particulièrement important pour les tests de diagnostic, qui doivent éviter les faux positifs.
Nous avons rétro-conçu le paradigme naturel observé dans les virus, dans lesquels les complexes moléculaires multivalents co-évoluent.
Le doctorant et premier auteur Artem Kononenko a résumé la réussite:
«Nous avons rétro-ingéré le paradigme naturel vu dans les virus, dans lesquels les complexes moléculaires multivalents co-évoluent, et l’ont traduit en une nouvelle méthode de découverte de liant qui nous permet de sélectionner des liants multivalents qui peuvent bloquer ces virus.»
Une fois les aptamères prometteurs trouvés, ils sont améliorés davantage par un processus d’évolution de laboratoire. Bien que la conception de nouveaux échafaudages puisse être effectuée en quelques heures, l’étape de raffinement prend actuellement des semaines. Les chercheurs travaillent maintenant pour accélérer cela, visant un développement plus rapide de nouveaux diagnostics et traitements.
L’équipe cherche déjà à s’attaquer aux agents pathogènes plus complexes, tels que la dengue et l’anthrax, qui utilisent des structures protéiques encore plus élaborées. Ils espèrent utiliser l’intelligence artificielle à l’avenir pour concevoir des aptamères personnalisés pour toute menace virale.
En donnant aux virus «un avant-goût de leur propre médicament», la percée de l’EPFL pourrait rendre les futures épidémies plus faciles à diagnostiquer et à traiter.
L’étude complète a été publiée dans Nanotechnologie de la nature.
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