Une nouvelle approche utilise des liquides ioniques pour diverses applications d'aptamères

Les aptamères, acides nucléiques capables de se lier sélectivement à des virus, des protéines, des ions, de petites molécules et diverses autres cibles, attirent l'attention dans le développement de médicaments en tant que substituts potentiels d'anticorps pour leur stabilité thermique et chimique ainsi que pour leur capacité à inhiber des enzymes ou des cibles spécifiques. protéines grâce à une liaison tridimensionnelle.

Ils sont également prometteurs pour un diagnostic rapide du cancer du côlon et d’autres maladies difficiles en ciblant des biomarqueurs insaisissables. Malgré leur utilité, ces aptamères sont susceptibles d’être facilement dégradés par plusieurs enzymes, ce qui présente un défi de taille.

Le professeur Seung Soo Oh et son équipe du Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), dont le Dr Byunghwa Kang et le Dr Soyeon V Park, ont introduit une approche révolutionnaire utilisant des liquides ioniques pour résoudre le problème. défis dans la recherche sur les acides nucléiques fonctionnels, ouvrant la voie à diverses recherches appliquées. Leurs conclusions ont été publiées dans Recherche sur les acides nucléiques.

Les acides nucléiques fonctionnels sont appelés ainsi pour leur polyvalence non seulement dans le stockage et la transmission d'informations génétiques dans les organismes vivants, mais également dans l'exécution de fonctions variées, telles que la détection de molécules cibles ou la catalyse de réactions biochimiques similaires aux aptamères.

Cependant, ces acides nucléiques se heurtent à des obstacles dans les applications de recherche en raison de leur vulnérabilité à la dégradation par les hydrolases. Les méthodes de conservation conventionnelles telles que le stockage cryogénique à très basse température ou la modification chimique des acides nucléiques ne parviennent pas à inhiber un large éventail d'enzymes, ce qui entraîne une altération significative des fonctions utiles des acides nucléiques.

L'équipe s'est éloignée de la croyance conventionnelle selon laquelle « l'eau est essentielle ». Bien que les acides nucléiques remplissent divers rôles et présentent de multiples fonctions dans l’eau, les enzymes qui les décomposent restent actives dans ce milieu. Par conséquent, l’eau agit à la fois comme « foyer » et comme « cimetière » pour les acides nucléiques.

L’équipe de recherche a marqué une étape importante en validant à l’échelle mondiale la capacité des acides nucléiques à conserver de multiples fonctions dans un liquide ionique à base de dihydrogénophosphate de choline. Ce liquide ionique, également présent dans notre organisme, présente une biocompatibilité exceptionnelle. Le cation choline présent dans le liquide protège efficacement la charge négative des acides nucléiques, empêchant leur contact avec l’eau et empêchant ainsi fondamentalement l’hydrolyse.

Lors d’expériences, ce liquide a créé un environnement dans lequel les acides nucléiques résistaient à la dégradation quel que soit le type d’enzyme, prolongeant leur demi-vie jusqu’à 6,5 millions de fois. Les acides nucléiques sont restés complètement intacts et fonctionnels même dans des environnements extrêmes grâce à un mélange de sept hydrolases différentes.

En outre, l’équipe a appliqué cette innovation pour permettre pour la première fois des diagnostics biomoléculaires basés sur les aptamères dans des solutions biologiques. Auparavant, il était impossible de fabriquer de la salive contenant de nombreuses hydrolases d'acides nucléiques à l'aide d'acides nucléiques fonctionnels pour la détection de biomarqueurs. Cependant, l’équipe a protégé les aptamères avec un liquide ionique ajouté à l’échantillon de salive pour réaliser des diagnostics moléculaires simples.

Le professeur Seung Soo Oh a déclaré : « En démontrant que les acides nucléiques peuvent maintenir leur fonctionnalité même dans des échantillons et des fluides corporels inexplorés ou contaminés, nous avons démontré leur potentiel d'application illimité. »

Le Dr Byunghwa Kang a conclu : « Cette recherche bénéficiera de manière significative à l'application d'acides nucléiques et d'autres molécules sensibles à l'hydrolyse. »