La technologie qui simule des interactions moléculaires complexes pourrait conduire à de meilleurs traitements contre le cancer et le COVID-19

Une équipe dirigée par des ingénieurs biomédicaux de l’Université du Minnesota Twin Cities a développé une application universellement accessible qui peut simuler des interactions moléculaires complexes, ce qui permettra aux chercheurs de concevoir de meilleurs traitements pour des maladies comme le cancer et le COVID-19.

L’article s’appuie sur une étude que les chercheurs ont publiée en 2019. Maintenant, ils ont élargi la technologie pour simuler des interactions moléculaires encore plus complexes, rendu l’application facile à utiliser pour les non-experts et appliqué leurs découvertes pour faire la lumière sur la façon dont le SRAS -Le virus CoV-2 infecte le corps.

L’étude est publiée dans Communication Natureet l’application, appelée MVsim, est disponible gratuitement pour les autres chercheurs sur GitHub.

Le simulateur prédit la force, la vitesse et la sélectivité des interactions multivalentes, qui impliquent des molécules qui ont plusieurs sites de liaison et peuvent être utilisées pour développer des médicaments pour des maladies, en particulier le cancer et le COVID-19.

« Les interactions multivalentes sont vraiment importantes dans les systèmes biologiques naturels, et elles commencent maintenant à être exploitées de manière créative pour créer de nouveaux médicaments thérapeutiques qui tirent parti de leurs propriétés de liaison uniques », a déclaré Casim Sarkar, auteur principal de l’article et professeur à l’Université du Minnesota. Département de génie biomédical.

« Avec les médicaments multivalents, vous pouvez, en principe, cibler les cellules très spécifiquement d’une manière qui n’est pas possible avec les médicaments monovalents standard, mais il y a de nombreuses variables à prendre en compte dans leur conception et une grande partie du travail dans le domaine à ce jour a été fait. par essais et erreurs expérimentaux », a ajouté Sarkar. « Maintenant, en utilisant MVsim, nous sommes en mesure de faire de bonnes prédictions qui peuvent être utilisées pour concevoir de manière plus rationnelle de telles thérapies. »

De nombreux médicaments anticancéreux se lient non seulement aux cellules tumorales, mais également aux cellules qu’ils ne sont pas censés cibler, ce qui crée souvent des effets secondaires indésirables pour le patient. En optimisant la spécificité des interactions multivalentes à l’aide de MVsim, les chercheurs peuvent concevoir des médicaments qui ciblent plus spécifiquement les cellules d’une tumeur tout en minimisant la liaison à d’autres cellules du corps.

Un autre exemple est le virus SARS-CoV-2. Les scientifiques savent que le virus évolue pour mieux infecter nos cellules et échapper à notre système immunitaire, mais les mécanismes moléculaires derrière la façon dont le virus le fait sont relativement inconnus. En utilisant leur technologie MVsim, les chercheurs de l’Université du Minnesota ont pu explorer ce processus plus en profondeur, en découvrant les taux auxquels les domaines de liaison individuels au sein de la protéine de pointe multivalente du virus passent d’un état d’infection cellulaire à un état d’évasion immunitaire.

« Nous avons essentiellement un microscope informatique qui nous permet de regarder sous le capot et de voir ce que font les protéines multivalentes telles que la protéine de pointe SARS-CoV-2 au niveau moléculaire », a expliqué Sarkar. « Ce niveau de détail moléculaire est difficile à capturer avec une expérience physique. L’un des véritables pouvoirs de MVsim est que nous pouvons non seulement en savoir plus sur le fonctionnement de ces systèmes, mais nous pouvons également utiliser cet outil pour concevoir de nouvelles interactions multivalentes pour des maladies telles que le cancer et le COVID-19. »

Les chercheurs ont déjà identifié des moyens potentiels de limiter l’infectiosité des variantes actuelles et futures du SRAS-CoV-2, qu’ils prévoient de tester prochainement.