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La bataille bactérienne génère de nouveaux antibiotiques
Les scientifiques du MIT ont encouragé les bactéries à produire un nouvel antibiotique en les opposant à un ennemi microbien. Le composé nouvellement découvert peut tuer H. pylori , bactéries liées aux ulcères d'estomac. L'approche pourrait fournir une nouvelle façon de découvrir de nouveaux antibiotiques et de faire la lumière sur comment et quand les bactéries produisent ces composés toxiques.
Bataille bactérienne : Les scientifiques ont découvert un nouvel antibiotique, isolé de la bactérie Rhodococcus fascians. Lorsqu'il est versé sur un disque de papier (blanc) au milieu d'une assiette remplie d'autres bactéries (orange), le nouvel antibiotique tue les bactéries.
Le laboratoire est un endroit apprivoisé si vous êtes une bactérie : vous n'avez pas à vous battre pour un cristal de sucre, explique Philip Lessard, biologiste moléculaire au MIT qui a collaboré aux travaux. Alors peut-être ne les voyons-nous pas cracher des composés de guerre chimique comme ils le feraient normalement.
La résistance aux antibactériens - lorsque les bactéries deviennent invincibles à un médicament particulier - devient une crise majeure dans les hôpitaux américains. Selon les Centers for Disease Control and Prevention, environ deux millions d'Américains contractent des infections à l'hôpital chaque année, dont 90 000 sont mortelles. Environ 70 pour cent de ces infections sont résistantes à au moins un type d'antibiotique.
Les scientifiques du monde entier cherchent des moyens de fabriquer de nouveaux antibiotiques. Certains projets impliquent la fusion de médicaments existants dans de nouvelles molécules puissantes, tandis que d'autres approches se concentrent sur la conception de nouveaux médicaments qui ciblent des mécanismes spécifiques de résistance microbienne. Mais des études de séquençage récentes suggèrent que les bactéries possèdent un puits inexploité de nouveaux antibiotiques qu'elles ne produisent pas dans des conditions de laboratoire normales, restant ainsi cachées aux scientifiques pendant des décennies.
Les scientifiques travaillant dans Anthony Sinskey Le laboratoire du MIT a séquencé le génome d'une souche de bactéries du sol connue sous le nom de Rhodococcus fascians . Ils ont été surpris de découvrir que cet organisme, non connu pour ses pouvoirs de production d'antibiotiques, abritait un certain nombre de gènes impliqués dans le métabolisme de composés de type antibiotique. (Dans la nature, les bactéries produisent des antibiotiques comme mécanisme de survie, pour se frayer un chemin dans le monde microbien surpeuplé.)
Tandis que Rhodococcus semblaient génétiquement capables de produire les composés, les organismes ne l'ont pas fait en laboratoire, c'est-à-dire qu'ils n'ont pas été cultivés avec un autre type de bactérie, appelé Streptomyces , qui comptent parmi les producteurs d'antibiotiques les plus prolifiques du monde microbien. Le microbiologiste Kazuhiko Kurosawa et ses collègues ont publié leur découverte le mois dernier dans le Journal de l'American Chemical Society .
Le nouveau composé, baptisé rhodostreptomycine, appartient à une classe d'antibiotiques appelés aminosides, qui comprend la néomycine, utilisée dans de nombreuses crèmes de premiers secours, et la streptomycine, un médicament antituberculeux. Bien qu'il ne soit pas clair si le médicament serait approprié pour une utilisation clinique, les premiers tests montrent qu'il peut tuer H. pylori , bactérie liée aux ulcères d'estomac, et elle peut survivre à des environnements très acides comme celui de l'estomac. La molécule semble également contenir un nouveau composant structurel, qui pourrait constituer un point de départ pour les chimistes désireux de concevoir de nouveaux médicaments. Cela ouvre un nouveau domaine dans l'espace de la diversité chimique, dit Lessard.
Les scientifiques ne savent pas encore exactement comment Rhodococcus souche a acquis la capacité de fabriquer cette nouvelle toxine. Un seul flacon sur plusieurs de Rhodococcus grandir avec l'ennemi Streptomyces produit l'antibiotique. Kurosawa et ses collègues ont découvert que la souche productrice de drogue contient une grande partie de l'ADN de l'autre organisme. Alors que des recherches antérieures suggèrent que l'échange d'ADN entre bactéries est assez courant - on pense qu'il sous-tend la capacité des bactéries à développer rapidement une résistance aux médicaments - l'échange a été difficile à observer de première main. Dans ce cas, le processus est pris en flagrant délit, et vous pouvez voir les conséquences, dit Jon Clardy , chimiste à la Harvard Medical School, à Boston.
Le travail a suscité l'enthousiasme des scientifiques qui développent de nouveaux antibiotiques, car la méthode pourrait fournir une nouvelle façon de découvrir les capacités cachées de production d'antibiotiques de différents types de bactéries. Les progrès de la technologie de séquençage permettent désormais de voir comment la diversité des antibiotiques connus est issue de l'échange de gènes, explique Michael Fischbach, généticien microbien au Broad Institute, à Cambridge, MA. Fischbach supervise un projet de séquençage de 16 souches de la Streptomyces , dans lequel les scientifiques essaieront des méthodes similaires pour extraire de nouveaux médicaments.
Des recherches de séquençage antérieures suggèrent que certaines souches ont la capacité génétique de produire 20 à 30 antibiotiques différents, mais lorsqu'elles sont cultivées seules dans des conditions de laboratoire confortables, elles n'en produisent que deux ou trois. Où sont les 90 % restants ? demande Fischbach. Je pense que l'approche de [Kurosawa] est la bonne façon d'explorer cela.
Il n'est pas encore clair si le morceau d'ADN échangé contient des gènes pour l'antibiotique lui-même ou s'il déclenche un mécanisme de régulation qui avertit Rhodococcus de bactéries envahissantes, activant un mécanisme inhérent mais souvent silencieux pour fabriquer des toxines. Jusqu'à présent, les chercheurs n'ont séquencé que la moitié de l'insert d'ADN ; ils s'attendent à séquencer l'autre moitié bientôt.