Dans la lutte contre la maladie, de nombreuses armes de l'arsenal médicinal ont été pillées sur les bactéries elles-mêmes. En utilisant la technologie d'édition de gènes CRISPR-Cas9, les chercheurs ont maintenant découvert encore plus de trésors potentiels cachés dans des gènes silencieux.

Une nouvelle étude de chercheurs de l'Université de l'Illinois et de collègues de l'Agence pour la science, La technologie et la recherche à Singapour ont utilisé la technologie CRISPR pour activer l'inexprimé, ou "silencieux, " clusters de gènes chez Streptomyces, une classe commune de bactéries qui produisent naturellement de nombreux composés qui ont déjà été utilisés comme antibiotiques, agents anticancéreux et autres médicaments. L'étude, dirigé par le professeur de génie chimique et biomoléculaire Huimin Zhao, a été publié dans la revue Nature Chimie Biologie .

"Autrefois, les chercheurs viennent de passer au crible les produits naturels fabriqués par les bactéries en laboratoire pour rechercher de nouveaux médicaments, " a déclaré Zhao. "Mais une fois que les génomes bactériens entiers ont été séquencés, nous avons réalisé que nous n'avions découvert qu'une petite fraction des produits naturels codés dans le génome.

"La grande majorité des clusters de gènes biosynthétiques ne sont pas exprimés dans des conditions de laboratoire, ou sont exprimés à des niveaux très bas. C'est pourquoi nous les appelons silencieux. Il y a beaucoup de nouveaux médicaments et de nouvelles connaissances à découvrir à partir de ces groupes de gènes silencieux. Ce sont vraiment des trésors cachés."

À la recherche d'un trésor génomique non découvert, les chercheurs ont d'abord utilisé des outils informatiques pour identifier des groupes de gènes biosynthétiques silencieux - de petits groupes de gènes impliqués dans la fabrication de produits chimiques. Ensuite, ils ont utilisé la technologie CRISPR pour insérer une séquence promotrice forte avant chaque gène qu'ils voulaient activer, incitant la cellule à fabriquer les produits naturels pour lesquels les groupes de gènes ont codé.

« C'est une direction moins explorée avec la technologie CRISPR. La plupart des recherches liées à CRISPR se concentrent sur les applications biomédicales, comme le traitement des maladies génétiques, mais nous l'utilisons pour la découverte de médicaments, " a déclaré Zhao. Son laboratoire a été le premier à adapter le système CRISPR pour Streptomyces. " Dans le passé, il était très difficile d'activer ou de désactiver un gène spécifique chez les espèces de Streptomyces. Avec CRISPR, maintenant, nous pouvons cibler presque n'importe quel gène avec une grande efficacité."

L'équipe a réussi à activer un certain nombre de groupes de gènes biosynthétiques silencieux. Rechercher des candidats médicaments, chaque produit doit être isolé et étudié pour déterminer ce qu'il fait. A titre de démonstration, les chercheurs ont isolé et déterminé la structure de l'un des nouveaux composés produits à partir d'un groupe de gènes biosynthétiques silencieux, et a découvert qu'il a une structure fondamentalement différente des autres médicaments dérivés de Streptomyces - un diamant potentiel à l'état brut.

Zhao a déclaré que ces nouveaux composés pourraient conduire à de nouvelles classes de médicaments qui échappent à la résistance aux antibiotiques ou combattent le cancer sous un angle différent.

« La résistance aux antimicrobiens est un enjeu mondial. Nous voulons trouver de nouveaux modes d'action, de nouvelles propriétés, afin que nous puissions découvrir de nouvelles façons d'attaquer le cancer ou les agents pathogènes. Nous voulons identifier de nouveaux échafaudages chimiques menant à de nouveaux médicaments, plutôt que de modifier les types de médicaments existants, " il a dit.