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Les bactéries détiennent-elles la clé de leur propre défaite ?

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Les chercheurs testent de nouvelles façons, dirigées par l’IA, de trouver des antibiotiques plus puissants. Crédit image : Gennaro Leonardi/EyeEm/Getty Images.
  • Les agents pathogènes résistent de mieux en mieux aux antibiotiques actuels, une crise médicale en devenir.
  • Il y a des raisons de croire que de nombreuses bactéries contiennent des antibiotiques naturels et puissants encore introuvables.
  • Un article décrit la découverte d’un tel antibiotique, trouvé grâce à l’utilisation d’algorithmes bioinformatiques qui peuvent prédire les produits de grappes de gènes biosynthétiques silencieux.

Dr César de la Fuente-Nunezde la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie à Philadelphie, a décrit le problème à Nouvelles médicales aujourd’hui.

« De nombreux antibiotiques ne fonctionnent plus. La prédiction actuelle est que, d’ici 2050, 10 millions de personnes mourront chaque année dans le monde d’infections incurables. Cela correspond à un mort toutes les trois secondes », a-t-il noté.

« En d’autres termes », a déclaré le Dr de la Fuente-Nunez, « nous avons vraiment besoin de nouvelles approches pour traiter les bactéries résistantes aux médicaments ».

Des chercheurs de l’Institut Rockefeller de Philadelphie, PA, viennent de publier un nouvel article qui présente une telle approche.

Il décrit l’utilisation d’algorithmes bioinformatiques pour découvrir des agents antibiotiques naturels existants «cachés» dans des bactéries capables de surmonter la résistance aux médicaments.

L’article présente la cilagicine, un nouvel antibiotique anti-résistant aux médicaments, découvert à l’aide du nouveau procédé.

La cilagicine protégeait les souris menacées par une infection aiguë et présentait une activité antimicrobienne large et puissante contre plusieurs agents pathogènes résistants aux médicaments.

L’étude, dont l’auteur principal est Dr Zongqiang Wangapparaît dans La science.

Le Dr de la Fuente-Nunez n’a pas participé à cette étude.

 

Auteur correspondant de l’étude, Dr Sean F. BradyRaconté MNT ce « [m]n’importe laquelle de nos thérapies les plus utiles provient de bactéries.

« Les méthodes traditionnelles d’identification des antibiotiques – et d’autres thérapies naturelles – reposent sur des processus biologiques, c’est-à-dire la fermentation, pour convertir les instructions génétiques contenues dans les génomes bactériens en antibiotiques », a déclaré le Dr Brady.

« Malheureusement, il est souvent difficile d’amener des bactéries cultivées en laboratoire à produire tous les différents antibiotiques qu’elles sont capables de fabriquer », a-t-il souligné.

Le Dr Brady a noté : « Historiquement, environ 10 % des extraits de bouillon de fermentation bactérienne ont montré une activité antibactérienne. Il est maintenant clair que même des bactéries très bien étudiées peuvent contenir un grand nombre de groupes de gènes biosynthétiques silencieux (BCG).

Il n’y a aucun moyen de savoir, a admis le Dr Brady, si les produits de ces BCG se révéleront aussi utiles que ceux qui ont été facilement exprimés et identifiés.

Pourtant, a déclaré le Dr de la Fuente-Nunez, «[o]Une façon de penser à cela consiste à apprendre aux ordinateurs à concevoir et à découvrir de nouveaux antibiotiques, ce qui est le concept sous-jacent de la belle Wang et al. papier. »

 

 

Le Dr Brady a expliqué : « Nous avons donc développé une approche de découverte « sans biologie » où, au lieu de décoder les instructions génétiques à l’aide de processus biologiques naturels, des algorithmes bioinformatiques sont utilisés pour prédire les structures chimiques produites par les bactéries, puis la synthèse chimique est utilisée pour les construire. antibiotiques potentiels.

Les molécules dont sont dérivés ces antibiotiques sont appelées « produits naturels bioinformatiques synthétiques (syn-BNPs) ». »

« Nous ne faisons qu’effleurer la surface, mais il existe des grappes de gènes biosynthétiques passionnantes dans de nombreuses bactéries qui peuvent potentiellement coder pour de nouveaux médicaments », estime le Dr de la Fuente-Nunez. « Des approches innovantes sont nécessaires de toute urgence, et ce travail et ce domaine de recherche sont un excellent exemple de la façon de penser différemment le problème de la découverte d’antibiotiques. »

 

Des chercheurs du laboratoire du Dr Brady ont recherché dans une base de données d’environ 10 000 BCG des gènes susceptibles de coder peptide non ribosomiquelipopeptide codé par synthétase antibiotiques. Ces lipopeptides ont une histoire d’inhibition de la croissance bactérienne par une variété de modes d’action.

De nombreux BCG n’ont pas été explorés auparavant. L’un, que les chercheurs ont nommé le cluster « cil », a attiré leur attention en raison des ancêtres communs proches qu’il partage avec d’autres gènes associés aux antibiotiques.

Les chercheurs l’ont introduit dans un algorithme qui prédit que le BCG produirait plusieurs composés, dont un, la cilagicine, qui était un antibiotique actif.

La cilagicine a été opposée et s’est avérée puissante contre plusieurs bactéries résistantes aux médicaments connues, y compris celles cultivées spécifiquement pour résister à la cilagicine.

Ils ont découvert que la cilagicine ne causait aucun dommage aux cellules humaines et qu’une fois convertie en un biodisponible forme médicamenteuse, a combattu les infections chez la souris.

La cilagicine est si efficace pour vaincre les bactéries résistantes aux médicaments, selon les chercheurs, en raison de deux molécules dont dépendent les bactéries pour le maintien de leurs parois cellulaires.

Les molécules sont connues sous le nom de C55-P et C55-PP, et la plupart des antibiotiques se lient à l’un ou à l’autre, ce qui les rend susceptibles de développer une résistance. Les bactéries résistantes aux médicaments peuvent se contenter de leur seule molécule restante. Étant donné que la cilagicine se lie aux deux, les bactéries n’ont aucune solution de contournement et sont vaincues.

 

 

Les chercheurs espèrent que le processus mis en avant dans l’article pourra fournir un moyen de sortir de notre crise de résistance aux médicaments. Le Dr Brady a déclaré :

« Le temps utile restant de notre arsenal antibiotique actuel dépendra entièrement de la prudence avec laquelle nous l’utiliserons. Avec une bonne gestion, j’ai bon espoir que nos antibiotiques actuels pourront durer assez longtemps pour permettre le développement de la prochaine génération d’antibiotiques sur lesquels les scientifiques travaillent aujourd’hui.

L’approche de l’article est bien accueillie par le Dr de la Fuente-Nunez, qui a déclaré : « Je crois au potentiel de l’IA et des ordinateurs pour nous aider à concevoir et à découvrir de nouveaux antibiotiques. Je pense que nous devrons fusionner l’intelligence artificielle avec l’intelligence humaine pour que cela se produise.

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