Des nano-objets en origami d’ADN pour le piégeage de virus

Il n’existe pas à ce jour de plateforme antivirale à large spectre capable de diminuer ou d’inhiber efficacement une infection virale. Si les antibiotiques sont capables de s’attaquer aux bactéries, peu d’antidotes existent pour traiter les infections virales.

Les choses vont probablement évoluer dans le bon sens dans les prochaines décennies, grâce au développement des nanotechnologies et des biotechnologies. Depuis plusieurs années, de nombreuses technologies d’encapsulation, in vitro et in vivo, sont en train d’émerger comme par exemple l’encapsulation par des composés à base de lipides ou par des biopolymères à base de protéines. L’encapsulation de virus par origami d’ADN fait partie de ces technologies prometteuses.

Nanotechnologies à base d’ADN

L’origami d’ADN est une technique qui consiste à assembler des « morceaux » d’ADN, de manière contrôlée, dans le but de créer des structures complexes. Une équipe de chercheurs issus de la Technical University of Munich (TUM), Helmholtz Zentrum München, Brandeis University (USA) a utilisé ce principe pour créer des assemblages 3D capables d’encapsuler des virus.

Cette équipe travaille depuis longtemps sur la technologie d’origami ADN. En 2017, ils annonçaient être capables de créer des nano-objets en forme de V, capables de s’assembler pour former des sortes d’engrenages ainsi que des structures tétraédriques, hexaédriques ou dodécaédriques.

Néanmoins, leurs tentatives pour créer des corps creux capables d’entourer et d’emprisonner des virus sont jusqu’ici restées vaines, tout simplement parce que ces nano-objets étaient trop petits.

Un objet constitué de structures triangulaires

Dans le papier publié récemment dans le journal Nature Materials, l’équipe explique être arrivée à créer des corps creux en forme d’icosaèdre (structure constituée de 20 faces triangulaires), à partir de petites plaques d’ADN.

Mettre en œuvre de tels assemblages a été un gros défi, car la position des points de fixation sur les bords devait être choisie de manière à ce que les plaques s’assemblent automatiquement pour former l’objet désiré. Ils ont ainsi réussi à créer des sortes de coquilles dont la masse moléculaire s’échelonne entre 43 et 925 MDa et ayant une cavité interne allant jusqu’à 280 nm.

Une coque d’ADN capable d’emprisonner le virus de l’hépatite B

En modifiant les points de liaison, les chercheurs sont également capables de créer des demi-coques ou des sphères contenant des ouvertures. Lorsque l’intérieur des coquilles est fonctionnalisé par une molécule qui sert de point d’ancrage au virus (certains anticorps, protéines, acides nucléiques, etc.), il devient possible de capter et d’emprisonner des noyaux viraux.

En collaborant avec l’Institute for Virology de TUM, les chercheurs ont ainsi testé l’efficacité de cette méthode sur des virus adénoassociés ainsi que sur l’hépatite B.

Dans un communiqué de presse, Hendrik Dietz, professeur de nanotechnologie biomoléculaire au département de physique de TUM et co-auteur de l’étude, se dit satisfait des résultats : « Même une simple demi-coquille de la bonne taille montre une réduction mesurable de l’activité virale ».

Puis il ajoute : « Si nous plaçons cinq sites de liaison pour le virus à l’intérieur, par exemple des anticorps adaptés, nous pouvons déjà bloquer le virus à 80 % ; si nous en incorporons davantage, nous obtenons un blocage complet. »

Par ailleurs, cette méthode a l’avantage de permettre une production en grande série, à des coûts raisonnables, grâce aux procédés de biotechnologie.