Procédé de conception d'antibiotiques basé sur un codage binaire aléatoire, développé par une équipe dirigée par le Laboratoire national de physique (NPL), pourrait ouvrir de nouvelles opportunités dans la découverte de médicaments.

L'activité biologique est codée dans des séquences moléculaires de vingt acides aminés uniques. L'activité antimicrobienne ne fait pas exception et est programmée en courtes séquences appelées peptides antimicrobiens, qui sont utilisés par notre système immunitaire pour combattre les bactéries.

Alors que la propagation de la résistance aux antimicrobiens entraîne le besoin de renforcer, des traitements plus rapides et plus sélectifs, les chercheurs développent de nouvelles séquences basées sur ces peptides naturels pour une utilisation dans les thérapies antimicrobiennes. Cependant, beaucoup reste inconnu sur de telles séquences - en particulier, quelles séquences sont les plus efficaces contre les bactéries sans endommager les cellules de notre propre corps ? Et quelles caractéristiques structurelles conduisent à la sélectivité ?

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par NPL a entrepris d'explorer la sélectivité antimicrobienne en créant deux ensembles de millions de séquences antimicrobiennes aléatoires construites à partir de seulement deux acides aminés. Le premier ensemble de séquences qu'ils ont créé devait tuer efficacement les bactéries tout en affectant également les globules rouges humains; le deuxième ensemble de séquences a été créé pour cibler exclusivement les cellules bactériennes.

Pour y parvenir, l'équipe a capitalisé sur la propriété de la chiralité en remplaçant l'un des deux acides aminés par son image miroir. Toutes les séquences protéiques d'origine naturelle sont chirales (c'est-à-dire non identiques à leur image miroir), une propriété qui fait que leurs formes à chiralité inversée (image miroir) ne peuvent pas avoir d'impact sur notre système immunitaire. En revanche, les bactéries changent souvent de chiralité pour produire des antibiotiques capables de combattre d'autres bactéries, et peut donc être affecté par des séquences de chiralité inversée.

Par conséquent, l'ensemble des séquences antimicrobiennes à chiralité partiellement inversée tue efficacement les bactéries, y compris les superbactéries MRSA et VSE, sans affecter négativement les cellules humaines, même à des concentrations très élevées. Le plus frappant, les deux ensembles de séquences présentaient deux mécanismes physiques fondamentalement différents - les séquences homochirales toxiques avaient tendance à perforer les membranes bactériennes, tandis que les séquences de chiralité inversée hautement sélectives n'ont laissé aucune marque visible sur les surfaces membranaires.

Les résultats, rapporté dans le journal Angewandte Chemie et menée en collaboration avec l'Université hébraïque de Jérusalem, l'Université de Brighton, l'Université d'Australie occidentale et l'Université d'Oxford, pourrait ouvrir de nouvelles opportunités dans la découverte de médicaments pour le codage d'antimicrobiens hautement sélectifs.

Des mesures reproductibles de l'activité antimicrobienne sont essentielles pour garantir la confiance dans la prochaine génération de produits sûrs, traitements efficaces, et le groupe Biotechnologie de NPL développe l'infrastructure de mesure nécessaire pour étayer la découverte et le développement d'antimicrobiens.