Qu'est-ce qu'un aptamère ?

The selective binding capacity of aptamers has major implications in research and medicine.
They are used in a variety of fields, from the specific detection of biomarkers to the design of targeted drugs.
Aptamers are also of interest in analytical chemistry/biochemistry for the quantitative detection of biomarkers or contaminants.

Origine et découverte des aptamères

L'histoire des aptamères remonte aux années 1990, lorsque les chercheurs ont commencé à explorer de nouvelles alternatives aux anticorps traditionnels pour la reconnaissance des cibles. La découverte et le développement des aptamères ont été salués comme une avancée majeure dans le domaine de la biotechnologie. Jack Szostack et Larry Gold ont été des pionniers dans ce domaine et ont notamment contribué à définir les bases de la technologie SELEX.

Comparaison avec d'autres sondes et ligands

Par rapport à d'autres ligands tels que les anticorps, les aptamères présentent plusieurs avantages. Ils sont plus stables, moins coûteux à produire en grandes quantités et leur processus de sélection in vitro est plus rapide et plus flexible. Les aptamères peuvent être développés pour cibler des molécules spécifiques sans avoir recours à l'élevage d'animaux ou à la culture cellulaire, ce qui les rend particulièrement intéressants pour des applications en recherche et en médecine.

Comment fonctionnent les aptamères ?

Le processus de sélection des aptamères est la pierre angulaire de la création d'aptamères spécifiques. Il commence par la génération d'une bibliothèque initiale d'oligonucléotides aléatoires. Cette bibliothèque contient une multitude de séquences d'ADN ou d'ARN, chacune ayant une structure tridimensionnelle unique. Cette bibliothèque est ensuite soumise à des cycles de sélection au cours desquels sont isolés des aptamères ayant une grande affinité pour la cible souhaitée. Ces cycles consistent en une série d'étapes comprenant la liaison à la cible, le lavage pour éliminer les séquences non liées et, enfin, l'élution des aptamères liés à la cible. Ce processus est répété plusieurs fois de manière itérative jusqu'à ce que les aptamères présentant une spécificité et une affinité élevées soient sélectionnés par Novaptech.

Le mécanisme de liaison spécifique des aptamères à leur cible

Les aptamères utilisent une variété d'interactions moléculaires pour se lier à leur cible : liaisons hydrogène, interactions électrostatiques et/ou d'empilement, entre les nucléotides de l'aptamère et les résidus de la cible. Cette interaction est hautement spécifique et dépend des caractéristiques moléculaires précises de la cible. De plus, la conformation tridimensionnelle de l'aptamère est essentielle pour sa spécificité. L'aptamère adopte une structure pliée particulière qui correspond parfaitement à la forme de la cible. Cela garantit une liaison étroite et spécifique.

Exemples de cibles couramment étudiées avec des aptamères

Les aptamères sont devenus des outils de choix pour la reconnaissance et l'étude d'une variété de cibles biomoléculaires. Parmi les exemples couramment étudiés figurent les protéines, les peptides, les virus, les bactéries, les cellules, les médicaments et les composés chimiques. Par exemple, des aptamères ont été développés pour cibler spécifiquement des protéines telles que la thrombine, l'EGFR (récepteur du facteur de croissance épidermique) et le facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF). Ces aptamères sont utilisés dans la recherche biomédicale pour des applications allant des biomarqueurs à l'analyse des médicaments.

Utilisation des aptamères en biologie moléculaire

Aujourd'hui, les aptamères sont des outils essentiels en biologie moléculaire pour l'étude de divers processus cellulaires et moléculaires. Ils peuvent être utilisés pour analyser la structure et la fonction des protéines en se liant spécifiquement à elles. Par exemple, les aptamères sont utilisés pour étudier les interactions protéine-protéine, pour cibler des régions spécifiques des protéines ou pour inhiber sélectivement leur activité. Ces applications sont essentielles pour comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents à de nombreuses maladies et pour développer de nouvelles thérapies.

Applications dans le domaine du diagnostic et de la détection

Grâce à leur haute spécificité, les aptamères sont capables de détecter des biomarqueurs spécifiques associés à des maladies, tels que des protéines ou des métabolites. Cette capacité permet à Novaptech de créer des tests de diagnostic précis, rapides et sensibles pour des maladies telles que le cancer, les infections virales ou les maladies neurodégénératives. Les aptamères sont également utilisés pour détecter des substances toxiques ou des contaminants dans l'environnement (pesticides, perturbateurs endocriniens, résidus de médicaments...).

Les aptamères en pharmacologie

Dans l'industrie pharmaceutique, les aptamères jouent un rôle de plus en plus important dans la découverte de médicaments. Ils peuvent être conçus pour cibler spécifiquement les protéines impliquées dans les maladies, ouvrant ainsi la voie au développement de médicaments plus spécifiques et moins toxiques.

Par exemple, les aptamères sont étudiés pour cibler les récepteurs cellulaires impliqués dans le cancer ou les maladies auto-immunes. En outre, les aptamères peuvent être utilisés pour délivrer des médicaments directement aux cellules cibles, minimisant ainsi les effets secondaires indésirables.

Détection de petites molécules en médecine et dans l'environnement

– Companion test
– Point of care or in the field analysis
– Food safety
– Pollution analysis

Applications diagnostiques

Surveillance des métabolites Détection de biomarqueurs

Thérapie avec les aptamères

Aptamers and Novaptech are revolutionizing the field of medicine by offering the possibility
of developing targeted therapies.
This approach enables drugs to be delivered specifically to diseased cells or tissues, thereby
reducing the risk of adverse effects on healthy tissue. Aptamers can be designed to target
specific receptors on the surface of cancer cells, virus-infected cells or cells involved in
autoimmune diseases.
This high-precision drug delivery enhances treatment efficacy while reducing side effects.

Les aptamères dans le traitement du cancer

One of the applications of aptamers in medicine is in cancer treatment.
In this context, aptamers are designed to specifically target proteins overexpressed on the
surface of cancer cells, making them precise binding agents for the delivery of anti-cancer
drugs.
In addition, aptamers are used to block cancer cell growth signals or inhibit tumor
vascularization, representing a brake on cancer progression.

Les avantages des aptamères sont nombreux, renforçant leur position de solution innovante dans le développement de nouvelles thérapies, de sondes diagnostiques innovantes et d'outils analytiques de pointe : 1. Haute spécificité de liaison : les aptamères sont conçus pour se lier très spécifiquement à leur cible, qu'il s'agisse d'une protéine, d'un virus ou d'une petite molécule. Cette spécificité garantit que l'aptamère n'interagit qu'avec la cible visée, minimisant ainsi les effets secondaires indésirables. Cette précision et cette affinité dans la liaison sont essentielles pour la création d'outils dans de nombreuses applications. 2. Modifiabilité pour améliorer leurs propriétés de liaison et leur fonction : les aptamères peuvent être modifiés chimiquement pour améliorer leur stabilité dans l'environnement biologique, pour leur détection par leur conjugaison à un colorant ou pour leur greffage sur un support. 3. Moins immunogènes que les anticorps : Contrairement aux anticorps, les aptamères sont pas ou peu immunogènes, c'est-à-dire moins susceptibles de déclencher une réponse immunitaire dans l'organisme du patient. Cette caractéristique est particulièrement importante lors de l'utilisation répétée d'un médicament, car une réponse immunitaire indésirable est susceptible d'entraîner une réduction de l'efficacité du traitement.

Bien que les aptamères aient déjà démontré leur potentiel dans de nombreuses applications, il reste des défis à relever dans le domaine de la recherche sur les aptamères. Les chercheurs de Novaptech travaillent activement sur des modifications chimiques pour améliorer leurs propriétés (affinité, durée de vie...). Un autre défi auquel sont confrontées les équipes de Novaptech est de développer des méthodes de criblage à grande échelle encore plus efficientes. Des efforts sont en cours pour automatiser et optimiser le processus de sélection SELEX afin de rendre l'identification des aptamères plus efficace et moins onéreuse.