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Antibactériens de précision

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28 juin 2022 (Actualités Nanowerk) Semblables aux vaccins contre le coronavirus, les antibiotiques à base d'ARN pourraient considérablement améliorer la médecine moderne. Des équipes de recherche de Würzburg ont étudié les conditions préalables que ces antibiotiques doivent remplir pour que cette stratégie fonctionne. Dans la lutte contre la pandémie de Covid-19, les vaccins à base d'ARNm ont démontré de manière impressionnante leur potentiel. Grâce à cette technologie, les scientifiques ont pu rapidement développer et mettre sur le marché des vaccins contre le SRAS-CoV-2 qui ont été extrêmement efficaces pour protéger des millions de personnes contre la progression sévère de la maladie de COVID-19 ou même la mort. Cependant, la médecine basée sur l'ARN peut être utilisée pour combattre plus que les virus. Entre autres, il peut également être considéré comme un candidat pour un nouveau type d'antibiotiques qui peuvent être utilisés pour traiter les infections bactériennes de manière adaptée. Quelles conditions préalables ces agents actifs doivent remplir et comment ils agissent dans la bactérie - cela a été étudié par des chercheurs de l'Université de Würzburg (JMU). Des équipes de l'Institut de biologie moléculaire des infections (IMIB) et de l'Institut Helmholtz de recherche sur les infections basées sur l'ARN (HIRI) ont été impliquées. Ils présentent les résultats de leurs travaux dans le numéro actuel de Recherche sur les acides nucléiques ("Analyse complète des antibiotiques antisens à base de PNA ciblant divers gènes essentiels dans Escherichia coli uropathogène").

Les antibiotiques traditionnels échouent de plus en plus

« Le nombre de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques augmente dans le monde ; les traitements aux actifs conventionnels échouent de plus en plus. Nous avons donc un besoin urgent de nouveaux médicaments pour combattre ces agents pathogènes de manière ciblée et efficace. » C'est ainsi que le professeur Jörg Vogel décrit le contexte de l'ouvrage qui vient d'être publié. Vogel est président de la biologie moléculaire des infections I à JMU et directeur de HIRI ainsi que l'auteur correspondant de cette étude. Les antibiotiques à ARNm programmables pourraient être la solution à ce problème. La stratégie est simple : « Nous introduisons de courtes chaînes de bases dans des bactéries conçues pour correspondre exactement à des gènes spécifiques », explique Vogel. Lorsque ces fragments se lient à l'ARNm correspondant du gène d'intérêt, ils annulent la production de protéines et, idéalement, la bactérie en meurt.

Éteint par l'image miroir

En science, cette approche est connue sous le nom de « technologie antisens ». La structure de ces actifs est une image miroir d'un gène, leur permettant de le bloquer efficacement. Les premiers médicaments qui fonctionnent selon ce principe sont déjà sur le marché, comme ceux pour le traitement des conséquences de l'amyotrophie spinale ou de l'hépatite C. Cependant, les antibiotiques à base d'ARNm ont jusqu'à présent été confinés au laboratoire. Dans leur étude, les scientifiques de Würzburg se sont concentrés sur des souches bactériennes de type « Escherichia coli uropathogène (UPEC) ». Dans la grande majorité des cas, ces bactéries provoquent une infection urinaire chez environ une femme sur deux une fois dans sa vie. L'utilisation excessive d'antibiotiques au cours des dernières décennies a conduit au développement de résistances aux thérapeutiques actuelles chez nombre de ces bactéries, compliquant particulièrement le traitement des infections urinaires récurrentes fréquentes.

Réponses à trois questions clés

Les équipes de recherche impliquées visaient à répondre à trois questions centrales. Premièrement : les agents actifs conçus (en particulier, les acides nucléiques peptidiques antisens qui ciblent les ARNm des gènes bactériens essentiels) sont-ils spécifiques ? En d'autres termes, bloquent-ils réellement un seul gène bactérien spécifique ? Ou affectent-ils également d'autres ARNm ? La réponse est claire : « Nos résultats montrent que les paires de bases appliquées ne bloquent que le gène d'intérêt », déclare Vogel. Deuxièmement : Comment la bactérie réagit-elle à la translocation de ces antibiotiques ARN dans la cellule ? Réponse : Les bactéries montrent une réponse au stress, et donc, malheureusement, pas comme on le souhaitait. Ceci est principalement dû au fait que les acides nucléiques peptidiques antisens ont une taille relativement grande. Le stress se produit donc principalement lorsque ces biomolécules traversent la membrane bactérienne. Cependant, il y a de bonnes nouvelles en ce qui concerne la réponse à la question trois : est-il possible de réduire la taille de ces "extraits de paires de bases" ? Oui c'est le cas. "Jusqu'à présent, les scientifiques ont supposé qu'entre neuf et 14 paires de bases sont nécessaires pour empêcher toute liaison non spécifique à d'autres gènes", explique Vogel. Les résultats publiés montrent maintenant que neuf paires de bases suffisent ; ainsi, les extraits peuvent être maintenus relativement petits.

Présentation des travaux exceptionnels de jeunes scientifiques

Premier auteur de l'étude en Recherche sur les acides nucléiques est le Dr Linda Popella, associée de recherche au Département de biologie moléculaire des infections I. C'est la deuxième fois en un an que cette jeune immunologiste publie un article dans une revue de recherche de haut niveau. Pour Jörg Vogel, cela prouve l'excellence des recherches menées par les jeunes scientifiques des laboratoires HIRI et IMIB. Globalement, selon les auteurs de l'étude, les résultats montrent que les antibiotiques à base d'ARNm sont en principe adaptés pour lutter contre les souches uropathogènes d'Escherichia coli. Cependant, plusieurs questions importantes doivent encore être abordées avant d'utiliser cette approche dans les cliniques. Pourtant, il y a un besoin urgent : « Si nous ne voulons pas surveiller les microbes résistants aux antibiotiques pour contrecarrer les succès de la médecine moderne, nous avons besoin de nouveaux outils qui facilitent le traitement ciblé des agents pathogènes », déclare Jörg Vogel. Quoi qu'il en soit, les antibiotiques conventionnels ne sont pas en mesure d'accomplir cela.

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  • La source: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=60965.php

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