Une équipe de chercheurs de l’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Institut italien de technologie) a conçu en silicone des « sondes moléculaires » capables de suivre la progression d’une protéine qui se comporte mal dans différentes maladies neurodégénératives, telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la démence fronto-temporale (FTD). Les sondes peuvent être utilisées pour étudier le comportement de la protéine cible dans la cellule et ont été testées en collaboration avec l’Université Sapienza de Rome, le Centre de régulation génomique de Barcelone, l’Université d’Édimbourg et le Kings College de Londres. L’étude de recherche a été publiée dans Communication Nature.
Créées par le groupe « RNA Systems Biology » de l’IIT de Gênes, les sondes sont constituées de molécules d’ARN conçues par ordinateur qui se lient à une protéine associée à la neurodégénérescence nommée TDP-43. Cette protéine est présente dans de nombreux cas de sclérose latérale amyotrophique (SLA) et de démence fronto-temporale (FTD), où elle s’agrège en créant des gouttes de protéines insolubles dans les cellules neurales, altérant leur métabolisme et leur fonction.
L’équipe de recherche s’est inspirée des interactions naturelles de la protéine avec les molécules d’ARN pour concevoir des sondes moléculaires, appelées «aptamères», littéralement des molécules conçues pour s’adapter à une seule cible. Leur objectif principal était d’obtenir une nouvelle approche pour suivre l’agrégation des protéines associées à la neurodégénérescence dès les premières étapes du processus.
« En utilisant nos propres algorithmes, nous avons conçu des aptamères d’ARN spécifiques pour TDP-43 et les avons utilisés avec des techniques de microscopie avancées pour suivre la transition des protéines vers ses formes agrégées » explique Gian Gaetano Tartaglia, chercheur principal du RNA System Biology Lab. « Nous pouvons identifier des agrégats de TDP-43 aussi petits que 10 nanomètres, ce qui, à notre connaissance, est la meilleure résolution obtenue à ce jour lors de la visualisation d’agrégats de protéines ».
Ces aptamères pourraient être utilisés pour étudier, au niveau moléculaire, le phénomène d’agrégation anormale de protéines typique de plusieurs maladies neurodégénératives et ouvriraient ainsi la voie au développement d’outils de diagnostic précoce de ces troubles.
Nous avons montré que les aptamères d’ARN peuvent également être utilisés pour suivre TDP-43 dans des cellules vivantes et en temps réel, en détectant toutes les formes de la protéine, de l’état physiologique soluble à l’état insoluble, en passant par des agrégats de tailles intermédiaires indétectables par les approches standards. . »
Elsa Zacco, chercheuse principale du projet
L’étude a été réalisée par les chercheurs de l’IIT Elsa Zacco, Alexandros Armaos et Gian Gaetano Tartaglia (également à l’Université Sapienza de Rome), avec la participation des groupes dirigés par Mathew Horrocks à l’Université d’Édimbourg et Annalisa Pastore au King’s College de Londres.
