Dans cette série de blog, nous fournirons un examen complet du fonctionnement des aptamères en les comparant et en les contrastant avec les anticorps. Nous considérons les anticorps comme équivalents à des extraterrestres et les aptamères comme nos héros, les cow-boys, et bien sûr, nous savons tous que les cow-boys gagneront à la fin.
Comment fonctionnent les anticorps ?
Nous possédons chacun un répertoire d'anticorps primaires qui examinent les molécules apparaissant dans notre flux sanguin. Il est estimé que notre répertoire naïf d'anticorps comprend probablement seulement 10 millions de séquences d'anticorps différentes. S'il y en avait plus que cela, alors il prendrait trop de temps pour que les envahisseurs étrangers soient identifiés. Les anticorps se lient aux molécules cibles en fonction des séquences d'acides aminés dans des régions hyper-variables. La séquence des acides aminés détermine la forme de l'anticorps dans ces régions, et les charges disposées dans l'espace 3D. Si cela correspond à la molécule cible, nous avons une correspondance.
Nous disposons chacun d'un répertoire d'anticorps primaires qui examinent les molécules apparaissant dans notre flux sanguin. Il est estimé que notre répertoire naïf d'anticorps comprend probablement seulement 10 millions de séquences d'anticorps différentes. S'il y en avait plus, cela prendrait trop de temps pour que les envahisseurs étrangers soient identifiés. Les anticorps se lient aux molécules cibles en fonction des séquences d'acides aminés dans les régions hyper-variables. La séquence des acides aminés détermine la forme de l'anticorps dans ces régions, et les charges disposées dans l'espace 3D. Si cela correspond à la molécule cible, nous avons une correspondance.
Comment fonctionnent les aptamères ?
Le principe est similaire à celui des anticorps, mais les mécanismes sont différents. Les aptamères sont des oligonucléotides à simple brin (ARN ou ADN). Ils sont composés de nucléotides, pas d'acides aminés. Les oligonucléotides à simple brin cherchent à être le plus double brin possible, donc les régions d'homologie interne se replient sur elles-mêmes formant une forme 3D. C'est en gros la même chose que pour les anticorps, les aptamères se lient à d'autres molécules en fonction de cette forme, et de l'arrangement 3D des charges présenté par la forme.
L'identification des aptamères est différente de celle des anticorps. Au lieu de commencer avec un répertoire naïf relativement petit, nous synthétisons un grand ensemble (un quadrillion de séquences différentes) et exposons toutes ces séquences à la cible. Les aptamères sont synthétisés sur des instruments, ils ne sont pas dérivés de cellules vivantes. Ces ensembles d'aptamères (bibliothèques) sont exposés à une cible définie en laboratoire et les séquences qui se lient à la cible sont conservées, tandis que celles qui ne se lient pas sont éliminées. Les séquences conservées sont amplifiées par PCR et le processus est répété plusieurs fois. Les bibliothèques sélectionnées sont ensuite caractérisées par séquençage de nouvelle génération (NGS) et les séquences ayant le nombre de copies le plus élevé sont identifiées. Celles-ci sont synthétisées puis testées, à nouveau in vitro, pour leur capacité à se lier à la molécule cible.
Ainsi, le principe de fonctionnement des aptamères est le même que celui des anticorps : ils forment des structures qui se lient à n'importe quelle molécule cible. Le mécanisme de liaison est le même, à savoir les forces de Van der Waals et les liaisons hydrogène, celles-ci étant simplement formées entre les nucléotides et la cible dans le cas des aptamères, contre les acides aminés dans le cas des anticorps.
Ainsi, tout comme les cow-boys et les extraterrestres sont tous deux des formes qui peuvent faire des choses similaires mais sont constitués de composants différents, les aptamères et les anticorps sont des formes qui font des choses similaires. Dans notre prochain blog, nous parlerons de la manière dont les anticorps etles aptamères sont utilisés dans le diagnostic.
Le Dr. Gregory Penner a suivi une formation académique qui mêlait une théorie très pratique en matière de sélection végétale à la biologie moléculaire. Il a utilisé cette combinaison de biologie et de mathématiques pour développer et diriger une équipe de recherche en biotechnologie céréalière au sein du gouvernement du Canada, puis en tant que leader mondial de la recherche chez Monsanto Inc. Il a été un leader d'opinion en développement d'aptamères à l'échelle mondiale au cours des vingt dernières années en tant que PDG et président de NeoVentures. Il a dirigé cette entreprise vers la stabilité financière sans investissement extérieur grâce à une approche intégrée de la découverte et de la commercialisation des aptamères. En 2015, il a co-fondé une deuxième entreprise, NeoNeuro à Paris en France, axée sur une approche innovante pour identifier les Aptamarkers pour les maladies complexes.
Connectez-vous avec le Dr. Penner sur LinkedIn ou pour les mises à jour de l'entreprise, suivez NeoVentures.
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