Un nouveau peptide peut cibler un pathogène spécifique sans endommager les bonnes bactéries

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Les bactéries résistantes aux médicaments pourraient entraîner plus de décès que le cancer d’ici 2050, selon un rapport commandé par le Royaume-Uni en 2014 et soutenu conjointement par le gouvernement britannique et le Wellcome Trust. Dans un effort pour réduire les 10 millions de décès potentiels causés par une infection dans le monde, le chercheur de Penn State, Scott Medina, a développé un peptide, ou petite protéine, qui peut cibler un pathogène spécifique sans endommager les bonnes bactéries qui renforcent le système immunitaire.

Medina, professeur adjoint de génie biomédical, a dirigé l’équipe qui a publié ses résultats le 4 janvier dans Génie biomédical de la nature.

L’un des meilleurs mécanismes de protection dont nous disposons pour prévenir l’infection sont les bactéries bénéfiques qui peuplent notre corps, appelées commensaux. Par exemple, nous évitons souvent les intoxications alimentaires car nos tripes sont déjà peuplées de bactéries utiles. Il n’y a pas de place pour que l’agent pathogène s’installe et colonise. Si vous éliminez les bonnes bactéries, les agents pathogènes opportunistes peuvent en profiter et provoquer des infections. “

Scott Medina, professeur adjoint, génie biomédical, Penn State

Les antibiotiques peuvent éliminer une infection, mais ils peuvent également tuer les bonnes bactéries, créant ainsi une possibilité d’infection secondaire potentiellement mortelle. Une exposition répétée aux antibiotiques peut également engendrer des bactéries résistantes aux médicaments. Le potentiel d’infection secondaire et de bactéries résistantes aux médicaments est également vrai pour les infections ailleurs dans le corps, selon Medina.

Dirigée par Andrew W. Simonson, étudiant au doctorat en génie biomédical, premier auteur de l’article, l’équipe a entrepris de développer un peptide qui pourrait éradiquer le pathogène qui cause la tuberculose (TB), l’une des 10 principales causes de décès dans le monde, sans nuire aux environs. bonnes bactéries.

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«Il existe de grandes stratégies de contrôle et des traitements en place pour la tuberculose, ce qui la rend largement évitable et traitable, mais la tuberculose résistante aux médicaments est une menace émergente qui est en passe de devenir un grave problème de santé mondial», a déclaré Medina. “C’est une perspective effrayante.”

Pour développer un antibactérien spécifique à l’agent pathogène contre la tuberculose, les chercheurs se sont tournés vers l’agent pathogène lui-même. L’agent pathogène de la tuberculose est enveloppé dans une enveloppe épaisse qui est difficile à pénétrer, en particulier par rapport aux autres bactéries.

“L’enveloppe a des pores, cependant – des canaux par lesquels l’agent pathogène absorbe les nutriments et les métabolites”, a déclaré Medina. “Nous avons demandé si nous pouvions imiter ces canaux pour concevoir des antibactériens qui créeraient des trous dans l’enveloppe bactérienne et tueraient finalement le pathogène.”

Les chercheurs ont fabriqué un peptide qui semble perturber le revêtement extérieur protecteur de l’agent pathogène, rendant les bactéries tuberculeuses sensibles aux antibiotiques et meurent, mais il n’interagit pas avec les bonnes bactéries. Medina a déclaré qu’ils étudiaient actuellement le mécanisme exact par lequel le peptide attaque le pathogène de la tuberculose, mais ils soupçonnent qu’il a quelque chose à voir avec un acide gras qui vit à la surface de l’agent pathogène.

“Il n’y a pas beaucoup de différences biochimiques entre le pathogène ciblé et les bonnes bactéries, à l’exception de ce lipide de surface”, a déclaré Medina. “Nous pensons que l’interaction de notre peptide avec cet acide gras est l’une des raisons de cette interaction préférentielle.”

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Il a également souligné la mince région glucidique de la bactérie. Dans d’autres types de bactéries, les glucides forment une barrière défensive épaisse qui semble isoler les bactéries contre le peptide.

«Ce n’est pas tout à fait clair pourquoi cela fonctionne, mais cela fonctionne sur la tuberculose», a déclaré Medina. “L’efficacité des antibiotiques sur ce pathogène est multipliée par 10 par rapport aux autres bonnes bactéries.”

Ensuite, les chercheurs prévoient d’étudier comment administrer le peptide pour traiter la tuberculose dans un système modèle complet. Les peptides ont tendance à se décomposer lorsqu’ils sont injectés, a déclaré Medina, de sorte que son équipe travaille pour développer un aérosol qui permettrait à une personne d’inhaler les peptides directement dans le tissu pulmonaire infecté.

«Une fois que nous comprenons pourquoi ce peptide cible la tuberculose et comment administrer le peptide en tant que thérapeutique viable, nous pouvons utiliser cette plate-forme pour concevoir des antibactériens contre d’autres pathogènes pulmonaires», a déclaré Medina.

La source:

Référence du journal:

Simonson, AW, et al. (2021) Antimicrobiens spécifiques aux agents pathogènes conçus de novo grâce au biomimétisme des protéines membranaires. Génie biomédical de la nature. doi.org/10.1038/s41551-020-00665-x.

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