Nanostructures d'ADN en forme de Takumi : un bond en avant dans l'administration prolongée de médicaments

Des chercheurs de l'Université des sciences de Tokyo ont dévoilé une avancée significative dans le domaine de la santé : des nanostructures d'ADN en forme de Takumi formant des hydrogels pour l'administration prolongée de médicaments. Publiée dans le Journal of Controlled Release (doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.11.052), l'étude, menée par le professeur Makiya Nishikawa, aborde les défis des systèmes d'administration de médicaments traditionnels en minimisant la complexité et les effets indésirables tout en améliorant la biocompatibilité. Les hydrogels, substances polymériques retenant de grands volumes d'eau dans un réseau 3D, servent de vecteurs efficaces de médicaments en encapsulant des agents bioactifs pour une libération prolongée. L'équipe a utilisé l'ADN pour ses propriétés physicochimiques personnalisables. Les méthodes traditionnelles utilisant la ligase d'ADN présentent des limitations telles que les réactions allergiques et les procédures d'administration complexes. Pour surmonter ces problèmes, l'équipe a conçu le 'polypodna' [ADN en forme de polypode], une nanostructure en forme de polypode d'oligonucléotides (ODN) [courtes séquences d'ADN] avec des séquences partiellement complémentaires. Ces structures créent des hydrogels qui se reforment au site d'injection, évitant ainsi la ligase d'ADN. Les modèles précédents nécessitaient de nombreux ODN, ce qui augmentait les coûts et les effets hors cible. Les chercheurs ont introduit une unité d'ADN en forme de Takumi, réduisant les ODN à deux, afin d'optimiser et de miniaturiser les nanostructures d'ADN pour l'assemblage d'hydrogels, en s'attaquant aux problèmes de stabilité et de temps de rétention. La forme Takumi utilise des tiges palindromiques [séquences d'ADN qui se lisent de la même manière à l'envers qu'à l'endroit] de huit à dix-huit nucléotides de long, attachées à deux composants cohésifs via un espaceur de thymidine [une section d'ADN]. Les expériences ont montré que les ODN avec des longueurs de tige de douze nucléotides ou plus étaient essentiels à la formation d'hydrogel. Les parties cohésives ont présenté un comportement optimal à une longueur de dix nucléotides, améliorant l'hybridation et la stabilité thermique. Les expériences *in vivo* [dans un organisme vivant] avec des hydrogels d'ADN intercalés de doxorubicine [insérés entre les couches] chez des souris ont révélé une rétention dépassant 168 heures après l'administration. Cela était corrélé à une efficacité antitumorale accrue en raison de la libération contrôlée du médicament. Le professeur Nishikawa a noté que l'hydrogel d'ADN optimisé utilisant '12s-(T-10c)' [un ODN avec une longueur de tige de 12 nucléotides et une partie cohésive de 10 nucléotides] a montré une rétention plus soutenue que les hydrogels à base d'hexapodna [ADN à six pattes] chez les souris. Cela met en évidence le potentiel des réponses immunitaires ciblées, positionnant les hydrogels d'ADN en forme de Takumi comme des systèmes efficaces d'administration d'antigènes. Au-delà de l'oncologie, l'étude ouvre la voie à des applications biomédicales, tirant parti de la biocompatibilité et de l'efficacité de l'ADN. Avec un assemblage minimal d'unités d'ADN, l'étude répond à la demande de systèmes d'administration avancés, renforçant le potentiel des hydrogels à base d'ADN dans les stratégies thérapeutiques.