Comment détruire les cellules cancéreuses sans endommager les tissus sains? C'est l'un des principaux défis de l'oncologie. À l'aide de brins d'ADN synthétiques, une équipe de l'Université de Genève (UNIGE) a créé un système «intelligent» capable de reconnaître les cellules cancéreuses avec une précision exceptionnelle et de libérer des médicaments puissants uniquement là où ils sont nécessaires. Au-delà du traitement du cancer, cette recherche ouvre la voie à une nouvelle génération de médicaments autonomes et autorégulés. Ces travaux sont publiés dans Nature Biotechnology.

La possibilité de cibler directement les cellules tumorales avec des médicaments spécialisés révolutionne le traitement du cancer. Elle permet de préserver les tissus sains et de réduire les effets secondaires de la chimiothérapie. Parmi les traitements les plus prometteurs figurent les conjugués anticorps-médicaments (ADC), qui exploitent des anticorps monoclonaux pour acheminer les médicaments directement jusqu'aux cellules cancéreuses. Bien qu'extrêmement efficaces, les ADC souffrent cependant d'une faible pénétration dans les tissus et d'une capacité limitée de charge médicamenteuse.

Pour y remédier, des scientifiques de l'UNIGE ont mis au point une nouvelle technologie basée sur des brins d'ADN synthétiques. En raison de leur petite taille, les composants de l’ADN se déplacent plus aisément à travers les tumeurs que les thérapies traditionnelles à base d’anticorps, souvent plus volumineuses et limitées dans la quantité de molécules médicamenteuses qu’elles peuvent transporter.

Plus ciblés et plus efficaces
Dans ce nouveau système, des brins d'ADN indépendants transportent chacun un composant distinct: deux brins sont associés à des marqueurs de cancer différents, tandis qu’un troisième est lié à un médicament cytotoxique, c'est-à-dire un agent destructeur de cellules. Lorsque les deux marqueurs spécifiques du cancer identifient simultanément leur cible et se lient à cette dernière, les différents brins d’ADN transporteurs s’auto-assemblent afin de déclencher l’action du médicament cytotoxique.

Cet assemblage permet l'administration de concentrations plus élevées de médicament, amplifiées par plusieurs fragments d'ADN qui s'assemblent là où cela est nécessaire. À l'instar de l'authentification à deux facteurs sur un site bancaire, ce processus ne se produit que lorsque les deux marqueurs du cancer sont présents. Si l'un des marqueurs est absent, la réaction en chaîne d'hybridation ne peut pas démarrer et le médicament reste inactif.

En laboratoire, cette technologie a permis d'identifier avec succès des cellules cancéreuses présentant des combinaisons spécifiques de protéines de surface et d'administrer de manière sélective des médicaments puissants, sans endommager les cellules saines voisines. Les scientifiques ont également démontré qu'il était possible de combiner plusieurs molécules actives au sein d'un même traitement, une stratégie qui pourrait contribuer à prévenir ou à surmonter la résistance aux médicaments.

«Cela pourrait marquer une avancée importante dans l'évolution de la médecine, avec l'introduction de médicaments autonomes. Jusqu'à présent, les ordinateurs et l'IA nous ont aidés à concevoir de nouveaux médicaments. La nouveauté ici est que le médicament peut lui-même, et de manière simple, ''calculer'' et répondre intelligemment aux signaux biologiques», explique Nicolas Winssinger, professeur ordinaire au Département de chimie organique de la Section de chimie et de biochimie de la Faculté des sciences de l'UNIGE, et dernier auteur de cette étude.

Comme un “ordinateur”
Tout comme les ordinateurs sont construits sur des opérations logiques simples (et, ou, non), cette technologie applique le même principe au niveau moléculaire. Dans cette première démonstration, une porte logique «et» garantit l'activation uniquement lorsque deux biomarqueurs du cancer sont présents, ce qui rend le médicament hautement sélectif.

Les traitements futurs pourraient intégrer davantage de fonctions logiques, leur permettant de s'adapter à la réponse unique et complexe de chaque patiente et patient et de minimiser les effets secondaires. Plutôt que de remplacer la supervision humaine, ces innovations visent à rendre les thérapies plus ciblées et plus efficaces, offrant ainsi un nouvel espoir pour des soins personnalisés.

Cette recherche a été soutenue par le Fonds national suisse (FNS) et s'appuie sur les travaux fondamentaux du précédent programme NCCR Chemical Biology.