Des chercheurs de l'Université de Louisville ont découvert une application pour leurs recherches dans la lutte contre le nouveau coronavirus responsable de la pandémie de COVID-19.
La chercheuse Paula Bates, John Trent et Don Miller ont développé un médicament thérapeutique qui pourrait potentiellement bloquer le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) responsable de la pandémie de COVID-19. Leur recherche visait initialement à aider les patients souffrant de plusieurs types de cancer.
«Comme de nombreux scientifiques, dès que j'ai entendu parler du nouveau coronavirus, j'ai voulu aider et j'ai commencé à réfléchir à la façon dont mon domaine de recherche pourrait recouper les efforts de recherche sur les coronavirus», a déclaré le Dr Bates. « C'est à ce moment-là que j'ai réalisé que peut-être le travail que j'avais fait dans le passé pour développer des médicaments anticancéreux pourrait être utile pour traiter le coronavirus. »
Elle s'est associée à un collègue chercheur Kenneth Palmer pour adapter ses recherches contre le coronavirus. Palmer est le directeur du Centre de médecine prédictive de l'UofL pour la biodéfense et les maladies infectieuses émergentes (CPM). Il a participé à d’autres projets liés à COVID-19, dont un nommé Q-Griffithsin.
Aptamers et COVID-19
La recherche du Dr Bates est conçue autour d'un morceau de code génétique artificiel, appelé un aptamère. Aussi appelés anticorps artificiels ou anticorps d'acide nucléique, ce sont de petits morceaux d'ARN ou d'ADN simple brin qui se plient pour former des structures complexes. Ils se lient ensuite à une cible préspécifiée comme des protéines avec une affinité et une spécificité élevées.
Modèle de molécule d'ADN. Crédit d'image: UGREEN 3S / Shutterstock
La spécificité est due à une région variable qui se compose d'environ 40 bases de nucléotides, ce qui confère à la fois la structure unique et la capacité de liaison du ligand. Ils sont capables de choisir entre des cibles avec une différence d'un seul groupe fonctionnel.
La liaison entre l'aptamère et la cible est principalement due aux interactions électrostatiques, qui, bien sûr, dépendent de la variabilité des séquences dans différents aptamères.
Les aptamères se lient différemment aux petites et grandes molécules. Bien qu'ils engloutissent les petites molécules, ils n'interagissent généralement qu'avec la surface externe des grosses molécules.
Les aptamères peuvent fonctionner dans diverses conditions physiologiques et peuvent être modifiés pour s'adapter aux marqueurs tels que la biotine ou les marqueurs fluorescents. Cela rend la production d'aptamères hautement contrôlée et reproductible.
L'importance de la technologie des aptamères est la capacité des aptamères à se lier aux virus, aux cellules et aux tissus. Cela les rend adaptés à des applications telles que la découverte de médicaments, le diagnostic et les applications thérapeutiques.
Le rôle de la nucléoline
Les aptamères qui se lient à une protéine spécifique appelée nucléoline sont importants comme agents thérapeutiques potentiels contre les cellules cancéreuses. La nucléoline est une protéine présente en abondance dans le nucléole, représentant 10% des protéines nucléolaires.
Le nucléole est concerné par la synthèse des protéines, étant le site de production d'ARN ribosomal. Dans une cellule métaboliquement active, et donc au sein des cellules proliférantes, le nucléole est large et proéminent.
La nucléoline se trouve dans le nucléole du noyau, du cytoplasme, de la face interne de la membrane cellulaire et même à la surface des cellules dans certaines situations. Il se trouve à des niveaux supérieurs à la normale à la surface des cellules et du cytoplasme dans la plupart des cellules cancéreuses et semble être lié à la progression du cancer.
La nucléoline a plusieurs fonctions différentes, impliquant la synthèse des protéines par la production d'ARN ribosomique, l'activité de l'ATPase et la régulation du cycle cellulaire. L'inhibition de la nucléoline provoque une perturbation du nucléole, l'arrêt du cycle cellulaire et une duplication défectueuse des centrosomes.
Des virus tels que le SRAS-CoV-2 agissent en «détournant» la nucléoline pour utiliser ses fonctions afin de provoquer une réplication virale à l'intérieur de la cellule hôte. L'aptamère développé par les chercheurs de l'UofL peut aider à empêcher que cela ne se produise, se liant à la nucléoline pour empêcher le virus de se reproduire dans les cellules.
Est-ce que cela fonctionnera contre SARS-CoV-2?
Palmer a mené des expériences de validation de principe montrant que des doses relativement faibles du médicament sont efficaces contre le coronavirus. Encore mieux, le traitement a déjà été testé à ces doses sur des patients cancéreux, montrant peu d'effets secondaires indésirables. « Cela pourrait accélérer un peu les choses », a déclaré Bates. «Cela pourrait nous permettre d'entrer dans des essais cliniques avec le coronavirus plus rapidement que d'essayer de trouver un nouveau médicament à partir de zéro.»
Le Dr Bates dit qu'ils ont de la chance d'avoir accès aux installations de l'Université de Louisiane, qui comprennent l'un des rares laboratoires de confinement biologique aux États-Unis et le seul au Kentucky. Il est conforme aux réglementations fédérales de sécurité et de sûreté et a été créé par le NHS pour mener des recherches sur les agents pathogènes infectieux. Ce laboratoire a des mesures de sécurité strictes et a une cote de sécurité de niveau trois de biosécurité. Tout cela permet aux chercheurs de travailler avec le virus SARS-Cov2 tout en minimisant les risques pour eux-mêmes et pour la population.
Le Dr Bates et son équipe tentent d'accélérer le processus d'obtention de l'approbation de tester leur médicament sur les patients COVID-19 qui sont gravement malades. Ce processus comprend une demande à la Food and Drug Administration (FDA. Elle dit qu'elle est « prudemment optimiste » qu'ils obtiendront le feu vert dans un proche avenir.
