KAIST : des robots fabriquent sans arrêt des squelettes de médicaments

Un tube étroit, un mince filet de liquide et un faisceau de lumière visible : tel est le cœur d'une nouvelle plateforme mise au point au KAIST, l'Institut coréen supérieur des sciences et technologies avancées, où une équipe dirigée par le professeur Yoonsu Park, du département de chimie, a construit un laboratoire de chimie qui fonctionne sans que les chercheurs touchent au matériel entre les étapes. Le robot mélange les matières premières, les pompes les maintiennent en mouvement, et la lumière déclenche la réaction. Ensuite, un équipement analytique contrôle le résultat.

Le problème visé par la plateforme est familier à quiconque travaille sur le développement de médicaments. Même lorsqu'un ordinateur propose une molécule susceptible d'agir comme médicament, il faut encore la fabriquer avant de pouvoir en tester l'efficacité et l'innocuité. De petites modifications de la structure moléculaire peuvent exiger des conditions de réaction entièrement nouvelles, et un procédé qui réussit à petite échelle peut devoir être à nouveau ajusté lorsque la production augmente, car la lumière ou la chaleur n'atteignent pas toutes les parties du mélange de la même façon. La réponse de l'équipe est un procédé en flux continu : les matières premières sont alimentées régulièrement dans un tube étroit, au lieu d'être mélangées en un seul grand lot. Le tube étroit aide la lumière à atteindre uniformément l'ensemble de la solution, et le rendement augmente en prolongeant le même procédé.

La chimie au cœur de ces travaux repose sur une méthode d'édition d'atome unique. Elle remplace l'atome d'oxygène du furane, un produit de départ, par un atome d'azote, ce qui transforme directement les furanes en N-méthylpyrroles, un squelette utilisé dans le développement de médicaments. L'équipe a appliqué la méthode à plus de 20 composés à base de furane et indique que la partie utile de produits naturels pourtant complexes a pu être modifiée, le reste de la molécule restant intact. Ces modifications comptent, car elles peuvent changer la manière dont un médicament se fixe aux protéines de l'organisme.

Pour les développeurs de médicaments, le gain pratique réside dans la rapidité des travaux de comparaison. Les essais consistent généralement à produire plusieurs versions légèrement différentes d'un composé, puis à vérifier laquelle se fixe le mieux à une protéine cible ou est la moins toxique. La plateforme devrait faciliter l'obtention de ces variantes, et Park a indiqué que le système devrait permettre de quantifier et de reproduire les conditions de réaction. L'équipe ne donne aucun calendrier d'utilisation au-delà du laboratoire et ne communique ni rendements, ni volumes de production, ni coûts. Le gain pour le travail pharmaceutique reste donc une perspective, qui n'a pas encore été mesurée en dehors du KAIST.

Pour l'instant, le résultat est une plateforme de laboratoire fonctionnelle, décrite dans JACS Au, qui montre qu'une chaîne allant des matières premières à l'analyse peut s'exécuter sans étapes manuelles. Si la reproductibilité décrite par Park se confirme dans d'autres laboratoires, le délai entre une molécule conçue et un échantillon testable pourrait se réduire, mais l'article ne dit pas encore de combien.