William Shih, biochimiste à la Harvard Medical School, explore les moyens de construire de minuscules structures à partir d’ADN pour des applications biomédicales. En s’appuyant sur l’origami ADN, une méthode pour programmer l’ADN pour qu’il s’auto-assemble en formes nanométriques, Shih prévoit de fabriquer des robots moléculaires plus grands et plus complexes et de fournir des vaccins contre le cancer à base d’origami à ADN.1
Dans son laboratoire de la Harvard Medical School, William Shih utilise la nanotechnologie structurelle de l’ADN pour concevoir des robots moléculaires destinés à des applications biomédicales.
Institut Wyss de l’Université Harvard
Pourquoi est-il difficile de construire de grandes structures à l’aide des méthodes traditionnelles d’origami à ADN ? Comment avez-vous surmonté ces défis ?
Avec l’origami ADN, nous sommes limités à deux fois la taille du brin d’échafaudage, qui mesure environ 10 000 nucléotides de long. Il n’est pas possible de trouver un brin d’échafaudage suffisamment long pour construire une structure plus grande.
Nous avons développé une solution élégante appelée origami ADN entrecroisé pour construire la plus grande structure asymétrique jamais programmée pour s’auto-assembler – deux micromètres sur deux micromètres – et l’a construite à partir de plus de 1 000 composants d’origami ADN uniques, dépassant de loin le 64 structures d’origami d’ADN qu’une autre équipe a construit et modelé pour la Joconde.2,3 Nous avons conçu chaque origami ADN pour qu’il interagisse uniquement avec des ports spécifiques d’autres origami ADN, à la manière d’un puzzle.
Actuellement, nous pouvons construire des nanorobots de la taille d’un ribosome, mais quelque chose de plus grand, comme une cellule bactérienne, est difficile. Avant l’origami ADN entrecroisé, il était difficile d’imaginer comment nous pourrions procéder. Nous proposons désormais une voie potentielle vers la construction de structures plus grandes dotées de capacités plus sophistiquées.
Comment utilisez-vous l’origami ADN pour des applications thérapeutiques ?
L’immunothérapie anticancéreuse constitue l’une des plus grandes révolutions médicales, mais les taux de réponse à de nombreux médicaments vitaux restent faibles. L’une des raisons est que le cancer crée un environnement immunosuppresseur qui neutralise de nombreux avantages de ces médicaments. Nous avons développé un Vaccin contre le cancer à base d’origami à ADN pour aider à rééduquer le système immunitaire à reconnaître et à attaquer les cellules tumorales.4 Pour y parvenir, nous avons conçu un panneau perforé en origami d’ADN avec des antigènes tumoraux d’un côté et des oligonucléotides adjuvants précisément espacés conçus pour sonner l’alarme auprès du système immunitaire attaché de l’autre côté. Cette approche a amélioré l’activation des lymphocytes T cytotoxiques, inhibé la croissance tumorale et a fonctionné en synergie avec l’immunothérapie dans un modèle murin de mélanome.
Cette interview a été éditée pour des raisons de longueur et de clarté.
Les références
- Rothemund PWK. Nature. 2006;440(7082):297-302.
- Wintersinger CM, et coll. Nat Nanotechnologie. 2023;18(3):281-291.
- Tikhomirov G, et al. Nature. 2017;552(7683):67-71.
- Zeng YC, et al. bioRxiv. 2023.
