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La propre thérapie génique de la nature

Une technique toute neuve de thérapie génique était rapportée le 16 décembre 2019, en génie biomédical de nature de tourillon. Les scientifiques se sont servis du potentiel des cellules humaines de produire les nanoparticles biologiques chockful des gènes édités, de sorte qu'ils aient pu insérer les gènes avantageux dans des gens souffrant des procédés variés de la maladie.

L'étude d'épreuve-de-concept prouvée plus que juste cela c'était une bonne idée : chez les souris qui avaient été induites pour développer le gliome appelé de tumeur cérébrale, le traitement a ralenti le taux de croissance de la tumeur ainsi que leur a permis de vivre plus longtemps. La conclusion devient bien plus significative quand nous rappelons que les gliomes représentent 8 sur 10 tumeurs cérébrales chez l'homme.

illustration 3d des cellules relâchant des exosomes. Crédit d
illustration 3d des cellules relâchant des exosomes. Crédit d'image : Meletios Verras/Shutterstock

L'arme secrète

Les scientifiques travaillant à l'étude actuelle se sont servis des exosomes appelés d'organelles de cellules. Ce sont les bulles minuscules liées par des membranes et relâchées par les cellules afin de transporter des molécules de signe à d'autres cellules. Ces sacs membraneux naturels, ou vésicules, sont biocompatibles ainsi que capables de transporter des charges utiles autour du fuselage. Ils ne suscitent pas une réaction immunitaire parce qu'ils font partie du propre fuselage de l'hôte. D'ailleurs, il y a beaucoup d'exosomes en chaque cellule.

Le défi se posant aux scientifiques était de comprimer les caractéristiques génétiques nécessaires à l'intérieur des exosomes nanosized. Pour être efficace, code génétique doit être tout à fait grand dans la taille. La solution a obtenu à dans le travail actuel était d'employer des cellules humaines pour fabriquer des exosomes sur très une large échelle. Les chercheurs ont alors enrichi la solution donnante droit pour rassembler des millions d'exosomes et pour les épurer. Ceux-ci ont été alors appuyés dans l'utilisation comme transporteurs de médicament.

Les exosomes ont un seul avantage - une fois qu'ils sont injectés dans la circulation sanguine, ils se déplacent à l'endroit droit pour relâcher leur charge, sans hésitation. Ceux-ci peuvent croiser même la barrière hémato-encéphalique sans devoir être présents dans les fortes concentrations, à la différence d'autres particules.

Le chercheur James Lee décrit les exosomes médicament-transportants en tant que « dons de Noël : Le don est intérieur par récipient enveloppé qui est affranchissement payé et prépare pour aller. » Appelant ceci « une mère nanoparticle thérapeutique Nature-induit », il dit qu'ils continuent à donner.

La première découverte

C'était en 2017 que Lee et sien team alors ont découvert une technique neuve pour aider à convertir les cellules adultes en n'importe quel type prié de cellules qui pourrait traiter des conditions de la maladie dans le propre fuselage du patient. Ce nanotransfection appelé de tissu de méthode nouvelle a eu le potentiel d'avancer le médicament régénérateur. Les voici qui ont utilisé une frite qui a employé la nanotechnologie pour décharger sa cargaison des biomolécules droits dans les couches de peau, pour stimuler la différenciation des cellules de la peau dans d'autres types de cellule comme nécessaires.

Les chercheurs ont effectué la découverte supplémentaire qui nanotransfection de tissu fonctionné par l'intermédiaire des exosomes - c'étaient les véhicules qui ont transporté les stimulus régénérateurs dans des cellules profondément en dessous de la surface de la peau.

La prochaine opération

Dans l'étude actuelle, ils ont adapté ceci pour développer une technique neuve qu'ils ont aboubé le nanoporation cellulaire.

Ici, ils ont mis environ million de cellules données des tissus humains, tels que les cellules mésenchymateuses recherchées de la graisse humaine, sur une puce de silicium particulièrement modifiée conçue au nanoscale. Ils ont alors forcé l'ADN artificiellement modifié dans les cellules utilisant un champ électrique. Parmi les effets de cet « alimenter obligatoire » avec l'ADN, les cellules ont dû expulser l'ARN messager inutile transcrit de l'ADN synthétique, et également réparer les trous qui avaient été produits par l'entrée illégale de l'ADN.

Pour faire ceci, les cellules emploient des exosomes pour mettre en sac les déchets, et pour remettre l'intégrité de membrane. Ce faisant, elles relâchent les exosomes qui contiennent le médicament (ARNm) codé pour par l'ADN artificiel. Les chercheurs ont ainsi forcé les propres cellules du fuselage à produire des nanoparticles contenant l'agent thérapeutique prié, à partir de zéro, en transcrivant l'ADN neuf qu'ils ont introduit.

L'utilisation de l'électricité de stimuler l'entrée de l'ADN synthétique a eu un autre avantage - elle a amélioré le nombre de gènes thérapeutiques par 3 ordres de grandeur à cause de l'immense nombre d'exosomes relâchés par les cellules. Ceci signale l'évolutivité du modèle à un niveau qui est suffisant pour produire un effet robuste au corps humain.

L'étude

Le choix des gènes droits pour réparer n'importe quel problème génétique est une étape essentielle dans ce procédé. Ici, les chercheurs ont vérifié les effets du gène de PTEN sur des gliomes. C'est un gène qui supprime les modifications cancéreuses. Si affecté par des mutations inhibitrices ou non fonctionnelles, il permet l'accroissement non réprimé des cellules cancéreuses.

Pour alimenter ceci aux cellules de gliome, les chercheurs ont copié le gène exact, et ont alors introduit l'ADN artificiel. Ceci a été transcrit par la cellule en molécule d'ARNm qui indique à la cellule comment effectuer une certaine protéine. Les exosomes produits par ces cellules en tant qu'élément du processus de réparation et de liquidation contiennent cet ARNm et peuvent facilement croiser le barrage hématoméningé pour livrer le gène thérapeutique au site exigé - le cerveau.

Les implications et les avantages

Les avantages de ce traitement sont évidents : les exosomes sont non-toxiques, et nonimmunogenic. Ils peuvent se déplacer librement dans le fuselage, croisant presque chaque barrage, y compris la barrière hémato-encéphalique - qui arrête la plupart des médicaments. D'ailleurs, ils sont programmés viser l'endroit droit, de sorte qu'ils ne détruisent pas par mégarde hors circuit les cellules normales.

Promouvez le contrôle a prouvé que la plupart des exosomes étaient susceptibles de finir dans la tumeur cérébrale et d'empêcher la croissance des cellules tumorales comparée à d'autres molécules utilisées comme contrôles. Ceci signifie qu'indépendamment des tumeurs cérébrales, ce traitement pourrait livrer des gènes de réglage en conditions comme Alzheimer et la maladie de Parkinson.

Lee dit, « si tout va bien, pendant un jour ceci peut être employé pour les besoins médicaux, » Lee a dit. « Nous avons fourni la méthode. Si quelqu'un sait ce qu'un peu la combinaison de gène peut guérir une certaine maladie mais elles ont besoin d'un traitement, ici il est. »

Journal reference:

Yang, Z., Shi, J., Xie, J. et al. Large-scale generation of functional mRNA-encapsulating exosomes via cellular nanoporation. Nat Biomed Eng (2019) doi:10.1038/s41551-019-0485-1, https://www.nature.com/articles/s41551-019-0485-1

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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