Pour des options de médicaments plus abordables et durables que celles dont nous disposons aujourd'hui, les médicaments que nous prenons pour traiter l'hypertension artérielle, la douleur ou la perte de mémoire pourraient un jour provenir de bactéries artificielles, cultivées dans une cuve comme le yogourt. Et grâce à un nouvel outil bactérien développé par des scientifiques de l'Université du Texas à Austin, le processus d'amélioration de la fabrication de médicaments dans les cellules bactériennes pourrait arriver plus tôt que prévu.

Pendant des décennies, les chercheurs ont cherché des moyens de rendre la fabrication de médicaments plus abordable et durable que les procédés actuels des fabricants de produits pharmaceutiques, dont beaucoup dépendent des cultures végétales ou du pétrole. L'utilisation de bactéries a été suggérée comme une bonne alternative biologique, mais la détection et l'optimisation de la production de molécules thérapeutiques sont difficiles et chronophages, nécessitant des mois d'affilée. Dans un nouvel article paru cette semaine dans Nature Chemical Biology , l'équipe de l'UT Austin présente un système de biocapteur, dérivé de la bactérie E. coli, qui peut être adapté pour détecter avec précision et en quelques heures toutes sortes de composés thérapeutiques.

"Nous cherchons à donner aux bactéries des" sens ", similaires aux récepteurs olfactifs ou aux récepteurs du goût, et à les utiliser pour détecter les divers composés qu'elles pourraient fabriquer", a déclaré Andrew Ellington, professeur de biosciences moléculaires et auteur correspondant sur le papier.

De nombreux médicaments que nous prenons sont fabriqués avec des ingrédients extraits de plantes (pensez, par exemple, à la morphine, l'analgésique narcotique qui provient du coquelicot, ou à la galantamine, un médicament contre la démence qui provient des jonquilles). L'extraction de médicaments à partir de ces plantes est compliquée et gourmande en ressources, nécessitant de l'eau et de la superficie pour faire pousser les cultures. Les chaînes d'approvisionnement sont facilement perturbées. Et les cultures peuvent être endommagées par les inondations, les incendies et la sécheresse. Dériver des composants thérapeutiques similaires à l'aide de la chimie de synthèse pose également des problèmes, car le processus dépend du pétrole et des produits à base de pétrole liés aux déchets et aux dépenses.

Entrez les humbles bactéries, une alternative bon marché, efficace et durable. Le code génétique des bactéries peut être facilement manipulé pour devenir des usines de production de médicaments. Dans un processus appelé biosynthèse, les systèmes biologiques des bactéries sont exploités pour produire des molécules spécifiques dans le cadre du processus cellulaire naturel. Et les bactéries peuvent se répliquer à grande vitesse. Tout ce dont ils ont besoin pour faire le travail, c'est du sucre.

Malheureusement, les fabricants n'avaient pas le moyen d'analyser rapidement différentes souches de bactéries modifiées pour identifier celles capables de produire des quantités d'un médicament souhaité à des volumes commerciaux - jusqu'à présent. L'analyse précise des milliers de souches modifiées sur le chemin d'un bon producteur peut prendre des semaines ou des mois avec la technologie actuelle, mais seulement une journée avec les nouveaux biocapteurs.

"Il n'existe actuellement aucun biocapteur pour la plupart des métabolites végétaux", a déclaré Simon d'Oelsnitz, chercheur au Département des biosciences moléculaires et premier auteur de l'article. "Avec cette technique, il devrait être possible de créer des biocapteurs pour une large gamme de médicaments."

Les biocapteurs développés par d'Oelsnitz, Ellington et leurs collègues déterminent rapidement et avec précision la quantité d'une molécule donnée produite par une souche de bactéries. L'équipe a développé les biocapteurs pour plusieurs types de médicaments courants, tels que les antitussifs et les vasodilatateurs, qui sont utilisés pour traiter les spasmes musculaires. Les images moléculaires des biocapteurs prises par les cristallographes à rayons X Wantae Kim et Yan Jessie Zhang montrent exactement comment ils s'accrochent étroitement à leur médicament partenaire. Lorsque le médicament est détecté par le biocapteur, il brille. De plus, l'équipe a conçu sa propre bactérie pour produire un composé présent dans plusieurs médicaments approuvés par la FDA et a utilisé les biocapteurs pour analyser la sortie du produit, montrant essentiellement comment l'industrie pourrait adopter des biocapteurs pour optimiser rapidement la fabrication de produits chimiques.

"Bien qu'il ne s'agisse pas du premier biocapteur", a déclaré d'Oelsnitz, "cette technique permet de les développer plus rapidement et plus efficacement. En retour, cela ouvre la porte à davantage de médicaments produits par biosynthèse." + Explorer plus loin

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