Les aptamères d'ADN identifient précisément les cellules sénescentes sans connaissance préalable de la cible

La sénescence cellulaire — un arrêt irréversible du cycle cellulaire déclenché par le stress ou les dommages — contribue au vieillissement et aux maladies liées à l'âge via le phénotype sécrétoire associé à la sénescence (SASP), de nature pro-inflammatoire. Un problème de longue date dans ce domaine est l'absence d'un biomarqueur universel unique ; les chercheurs doivent combiner plusieurs indicateurs (p16, p21, SA-β-gal, facteurs SASP, morphologie) pour identifier avec certitude les cellules sénescentes. Ce manque freine à la fois la recherche fondamentale et le développement des sénolytiques, qui doivent éliminer sélectivement les cellules sénescentes sans endommager les tissus sains.

Pour y remédier, l'équipe de la Mayo Clinic a appliqué la méthode SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential Enrichment) — un processus de sélection itératif in vitro — afin de faire évoluer des aptamères d'ADN simple brin directement contre des fibroblastes adultes de souris (MAFs) sénescents. La sénescence a été induite par l'étoposide et rigoureusement validée par coloration SA-β-gal, modifications morphologiques, RT-qPCR des marqueurs p16/p21/SASP et perte de Ki67. Des banques naïves contenant des trillions d'ADN aléatoires de 80 mères ont été soumises à neuf cycles : les aptamères ont d'abord été déplétés contre des MAFs sains (contre-sélection), puis sélectionnés positivement sur des MAFs sénescents. L'enrichissement des banques a été suivi par qPCR et séquençage de nouvelle génération.

Dès le cycle 7, le taux de récupération a augmenté de façon marquée, et cette hausse s'est maintenue jusqu'au cycle 9. Le séquençage profond a confirmé la convergence des banques à partir du cycle 5. Dix aptamères candidats ont été synthétisés et criblés. Les dix se sont liés aux MAFs sénescents plus qu'aux cellules témoins lors d'un essai de récupération par qPCR ; six ont montré une coloration préférentielle statistiquement significative par imagerie fluorescente streptavidine-biotine sur plateforme IncuCyte. Fait crucial, la liaison n'était pas un artefact de culture prolongée : les cellules témoins carencées en sérum n'ont pas acquis la capacité de liaison aux aptamères, mais le traitement des cellules sénescentes à la trypsine a fortement réduit cette liaison, impliquant une protéine de surface cellulaire ou de matrice extracellulaire comme cible.

Deux aptamères — 6757 et 6758 — se sont révélés se lier à la fibronectine, plus précisément à une forme présente sur les cellules sénescentes, avec une affinité sub-nanomolaire même dans des mélanges protéiques complexes. Ces aptamères ont montré une sélectivité étendue sur plusieurs types de cellules sénescentes (y compris celles induites par rayonnement ou par un oncogène) et sur plusieurs lignées cellulaires de souris, ce qui suggère que l'épitope de la fibronectine qu'ils reconnaissent est une caractéristique générale du phénotype sénescent plutôt que spécifique à une méthode d'induction particulière. Dans le tissu pulmonaire de souris âgées, un aptamère a montré une coloration significativement plus élevée par rapport aux témoins jeunes, et cette coloration était nettement réduite chez les souris transgéniques INK-ATTAC dans lesquelles les cellules sénescentes exprimant p16 avaient été éliminées par voie pharmacogénétique, apportant une validation in vivo convaincante.

Cette étude établit que la méthode SELEX non biaisée sur cellules entières peut générer des réactifs d'ADN spécifiques de la sénescence sans nécessiter de connaissance préalable de la cible moléculaire. Les aptamères identifiés, en particulier ceux ciblant la fibronectine, pourraient servir d'agents d'imagerie diagnostique, d'outils pour purifier ou quantifier les cellules sénescentes, ou de ligands ciblants pour des conjugués aptamère-médicament sénolytiques — analogues aux conjugués anticorps-médicament, mais potentiellement moins coûteux et plus accessibles sur le plan chimique.