Un catalyseur hautement actif capable de synthétiser des molécules médicamenteuses dans le corps a été développé par les chimistes de RIKEN. Chez la souris, un médicament anticancéreux assemblé à proximité des tumeurs à l’aide du catalyseur injecté a supprimé la croissance tumorale.
Le papier est publié dans la revue Science chimique.
Dans les médicaments conventionnels administrés par injection ou par pilule, la molécule active du médicament circule dans tout le corps, inondant non seulement le site cible mais également les tissus sains. Les effets secondaires qui en résultent peuvent être si graves qu’ils peuvent provoquer des dommages permanents et forcer l’arrêt du traitement.
L’assemblage de molécules médicamenteuses sur des sites cibles du corps pourrait les rendre plus efficaces tout en minimisant leurs effets secondaires.
« La synthèse directe de médicaments dans l’organisme permettrait aux médicaments de traiter des maladies sans provoquer d’effets secondaires dans les tissus sains », explique Katsunori Tanaka, scientifique en chef du laboratoire de chimie synthétique biofonctionnelle RIKEN. « C’est pourquoi nous avons besoin d’un système de biocatalyse biocompatible pour effectuer la synthèse de médicaments à proximité des sites cibles du corps. »
L’équipe a ciblé l’assemblage de médicaments dans le corps à l’aide d’une réaction chimique catalytique appelée métathèse d’oléfine. « La métathèse des oléfines est l’une des méthodes les plus efficaces pour construire des doubles liaisons carbone-carbone pour la synthèse de médicaments », explique Tanaka. « Si cela pouvait être élaboré dans le corps, cela devrait nous permettre de synthétiser de nombreux types de médicaments différents. »
La plupart des catalyseurs chimiques sont rapidement désactivés par les biomolécules présentes dans le sang. Pour surmonter ce problème, l’équipe a enveloppé un catalyseur de métathèse d’oléfine à base de ruthénium dans une protéine protectrice appelée albumine sérique humaine.
L’équipe de Tanaka avait montré précédemment qu’un complexe de chlorure de ruthénium intégré à l’albumine sérique humaine, formant un assemblage catalytique appelé métalloenzyme artificiel, était quelque peu actif dans le sang. Aujourd’hui, ils ont montré que le passage à un complexe d’iodure de ruthénium produit une métalloenzyme artificielle bien supérieure.
À de faibles concentrations de catalyseur, le nouveau catalyseur à base d’iodure de ruthénium à base d’albumine (AlbRuI) a catalysé trois types de réactions de métathèse d’oléfines dans le sang avec un rendement élevé.
« AlbRuI a également montré une stabilité robuste pendant 24 heures dans le sang », explique Tanaka. « Cela élargit la biocompatibilité des métalloenzymes artificielles et ouvre la porte au développement de métalloenzymes artificielles générales à base de métaux pour les réactions catalytiques dans le sang. »
L’équipe a également montré qu’une faible dose d’AlbRuI ciblant le cancer inhibait de manière significative la croissance tumorale chez la souris grâce à la synthèse localisée d’un médicament antitumoral.
L’équipe a l’intention d’étendre l’utilisation de son catalyseur. « Nous espérons utiliser AlbRuI pour synthétiser diverses molécules bioactives », explique Tanaka. « Nous pourrions alors l’utiliser pour traiter non seulement le cancer mais aussi d’autres maladies sans effets secondaires. »
Plus d’information:
Igor Nasibullin et al, Métathèse catalytique des oléfines dans le sang, Science chimique (2023). DOI : 10.1039/D3SC03785A