Des chercheurs de l’Université de Kanazawa en collaboration avec des équipes de l’Université préfectorale de Toyama et de BioSeeds Corporation rapportent dans Matériaux appliqués et interfaces ACS l’identification d’une molécule ayant une activité antiproliférative accrue dans les cellules cancéreuses. Le mécanisme biomoléculaire sous-jacent est l’inhibition d’une enzyme surproduite dans plusieurs types de cancer.
La vitamine D3 a des fonctions biologiques importantes, notamment le maintien de la densité minérale osseuse, ce qui minimise le risque de fracture osseuse. Mais on pense également que la vitamine D3 a une activité anticancéreuse, car de faibles niveaux de vitamine D3 et la surproduction associée d’une enzyme appelée CYP24 sont liés à un mauvais pronostic pour les patients atteints de cancer. Les molécules qui limitent ou inhibent l’action du CYP24 et les molécules qui imitent la fonction de la vitamine D3 font aujourd’hui l’objet de nombreuses recherches en tant qu’agents antiprolifératifs potentiels pour le traitement du cancer.
Cependant, de nombreux inhibiteurs et analogues de D3 synthétisés jusqu’à présent ont montré une réponse clinique insuffisante, ainsi que des effets secondaires indésirables. Maintenant, Madhu Biyani de l’Université de Kanazawa et ses collègues ont identifié une molécule dérivée de l’ADN qui se lie et inhibe la fonction du CYP24 et montre une activité antiproliférative prometteuse. L’équipe de recherche fournit également des informations détaillées sur les processus moléculaires pertinents en jeu.
Les scientifiques ont criblé un grand nombre d’aptamères d’ADN – des morceaux d’ADN simple brin avec des structures tridimensionnelles particulières qui peuvent se lier à des molécules cibles spécifiques et avoir un effet fonctionnel lors de la liaison. Ils ont recherché des aptamères d’ADN qui se lient au CYP24 mais pas à l’enzyme similaire CYP271B, qui est responsable de la synthèse de la vitamine D3.
Une première longue liste de 18 candidats aptamères a été réduite à 11 représentants avec des structures moléculaires spécifiques. Les chercheurs ont vérifié l’activité d’inhibition du CYP24 des 11 aptamères représentatifs in vitro. Il restait quatre candidats entraînant l’inhibition du CYP24 mais pas l’inhibition du CYP27B1, dont un (Apt-7) a été retenu pour une étude plus approfondie.
Biyani et ses collègues ont effectué des simulations de la liaison d’Apt-7 au CYP24. Un scénario d’amarrage moléculaire a été obtenu, qu’ils ont vérifié expérimentalement en comparant le comportement d’un mélange de vitamine D3 et de CYP24 avec et sans Apt-7. Les simulations et les expériences ont montré qu’Apt-7 entraîne l’inhibition de l’activité du CYP24, et que ce qui se passe, c’est que l’aptamère interfère probablement avec le site actif de l’enzyme. Les chercheurs ont également effectué une microscopie à force atomique à grande vitesse sur la liaison du CYP24 et de l’Apt-7 en temps réel, confirmant le scénario d’amarrage moléculaire obtenu à partir des simulations.
Enfin, l’équipe de recherche a étudié l’effet d’Apt-7 au niveau cellulaire en introduisant la molécule dans les cellules cancéreuses. Ils ont observé une inhibition significative du CYP24 pour une lignée cellulaire cancéreuse connue pour surexprimer l’enzyme CYP24, montrant ainsi une activité antiproliférative. Citant Biyani et ses collègues, ces découvertes « ont clairement caractérisé et proposé qu’une molécule à base d’aptamère d’ADN pourrait être un candidat prometteur pour la thérapie anticancéreuse ».
Madhu Biyani et al, Novel DNA Aptamer for CYP24A1 Inhibition with Enhanced Antiproliferative Activity in Cancer Cells, Matériaux appliqués et interfaces ACS (2022). DOI : 10.1021/acsami.1c22965