Des chercheurs japonais ont identifié plusieurs nouveaux candidats-médicaments prometteurs pour traiter les infections résistantes aux antibiotiques, y compris le superbactérie MRSA (résistant à la méthicilline Staphylococcus aureus ). L'équipe a développé une nouvelle technique pour améliorer le potentiel de lutte contre les infections des produits chimiques naturels et les tester rapidement.

Dans les tests de laboratoire, trois des molécules synthétiques que les chercheurs ont construites sont quatre fois plus efficaces pour tuer les bactéries que leur prédécesseur naturel, qui est lui-même déjà un ordre de grandeur plus puissant que le médicament actuel utilisé contre le SARM, vancomycine.

"Notre technique est rapide car nous pouvons construire des milliers de nouvelles molécules en une seule synthèse, ", a déclaré le professeur adjoint Hiroaki Itoh du département des sciences pharmaceutiques de l'Université de Tokyo.

Les chercheurs ont d'abord identifié le nouvel antibiotique naturel prometteur à partir d'un échantillon de sol prélevé sur l'île subtropicale d'Okinawa, dans le sud-ouest du Japon. L'antibiotique, appelé lysocine E, possède un mécanisme unique de destruction des bactéries par rapport aux classes d'antibiotiques actuellement disponibles. Même le SARM serait sans défense contre cela.

Lysocin E a une structure chimique complexe qui ressemble à un tambourin :un grand anneau avec 12 chaînes latérales courtes.

Les blocs de construction des protéines, appelés acides aminés, qui forment ces chaînes, chacun contribue à la fonction globale de la molécule entière. Échanger les acides aminés naturels contre différents pourrait améliorer la fonction de l'antibiotique.

"Nous essayons de trouver les améliorations que la sélection naturelle n'a pas encore apportées, " dit Itoh.

Les chercheurs se sont concentrés sur quatre chaînes latérales et ont testé comment sept acides aminés différents pourraient améliorer l'activité antibactérienne de la lysocine E. Toutes les combinaisons possibles des quatre chaînes latérales et des sept acides aminés signifiaient que les chercheurs devaient en construire 2, 401 versions synthétiques différentes de la lysocine E modifiée.

Les chercheurs ont construit les 2, 401 lysocine E modifiée simultanément, un acide aminé à la fois sur de minuscules billes. Les billes ont été divisées en sept portions chaque fois que les chercheurs atteignaient une partie de la molécule où ils voulaient faire varier l'acide aminé dans une chaîne latérale. Ensuite, toutes les billes ont été recombinées jusqu'à ce que les chercheurs aient atteint l'emplacement de la prochaine variation d'acide aminé.

"Très peu de chercheurs l'ont fait auparavant car de nombreuses molécules naturelles ont des structures relativement grandes et complexes. Cela les rend difficiles à construire synthétiquement, " expliqua Itoh.

La technique est connue sous le nom de stratégie de bibliothèque une perle-un-composé, ou la synthèse split-and-mix.

Une fois tous les 2, 401 lysocine E modifiée ont été construites, les chercheurs ont testé s'ils conservaient la méthode unique de la version naturelle pour tuer les bactéries. Les chercheurs ont ensuite retiré les molécules des billes et identifié leurs structures chimiques.

Seules 22 lysocines E modifiées ont été sélectionnées pour la dernière série de tests afin de mesurer leur efficacité à tuer six bactéries courantes dans de minuscules tubes à essai. De celles, 11 lysocine E modifiée ont montré une activité antimicrobienne meilleure ou égale à la lysocine E originale.

Les chercheurs étudieront les trois lysocines E modifiées les plus puissantes - définies par la très petite quantité de médicament efficace pour tuer les bactéries - pour vérifier leur efficacité dans le traitement des infections chez des modèles animaux non humains et pour comprendre le mécanisme détaillé de la façon dont elles tuent les bactéries à des doses aussi faibles. .

"Potentiellement, notre méthode pourrait être utilisée pour trouver d'autres candidats médicaments basés sur des produits naturels prometteurs à petites protéines, y compris pour anti-cancer ou anti-virus, " dit Itoh.

Les chercheurs sont convaincus que leur méthode d'amélioration synthétique des produits naturels peut accélérer la découverte de médicaments à un stade précoce, et aider à maximiser le potentiel des molécules complexes d'origine naturelle.

Outre les bactéries, les agents pathogènes dont le VIH (un virus) et le paludisme (un parasite) deviennent résistants aux médicaments, augmentant la menace potentielle pour la santé mondiale de la résistance aux médicaments. (Pour plus d'informations sur la résistance aux antibiotiques, voir la fiche d'information de l'Organisation mondiale de la santé.)