Des chercheurs de l'Université du Texas à Dallas étudient l'utilisation de vaccins à cellules entières pour lutter contre les infections des voies urinaires (UTI), dans le cadre d'un effort pour s'attaquer au problème de plus en plus grave des bactéries résistantes aux antibiotiques.

Le Dr Nicole De Nisco, professeure adjointe de sciences biologiques, et le Dr Jeremiah Gassensmith, professeur agrégé de chimie et de biochimie, ont récemment démontré l'utilisation de structures métallo-organiques (MOF) pour encapsuler et inactiver des cellules bactériennes entières afin de créer un « dépôt » qui permet aux vaccins de durer plus longtemps dans le corps.

L'étude qui en résulte, publiée en ligne le 21 septembre dans la revue ACS Nano de l'American Chemical Society , ont montré que chez la souris, cette méthode produisait une production d'anticorps considérablement améliorée et des taux de survie significativement plus élevés par rapport aux méthodes standard de préparation de vaccins à cellules entières.

"La vaccination en tant que voie thérapeutique pour les infections urinaires récurrentes est à l'étude car les antibiotiques ne fonctionnent plus", a déclaré De Nisco. "Les patients perdent leur vessie pour sauver leur vie parce que les bactéries ne peuvent pas être tuées par les antibiotiques ou à cause d'une allergie extrême aux antibiotiques, qui est plus fréquente dans la population âgée que les gens ne le pensent."

L'American Urological Association estime que 150 millions d'infections urinaires surviennent chaque année dans le monde, ce qui représente 6 milliards de dollars en dépenses médicales. Si elle n'est pas traitée avec succès, une infection urinaire peut entraîner une septicémie, qui peut être fatale.

Selon De Nisco, les infections urinaires récurrentes sont principalement considérées comme un problème de santé féminin, et bien qu'elles soient courantes, en particulier chez les femmes ménopausées, c'est un sujet dont beaucoup de femmes ne parlent pas beaucoup.

"Chaque infection ultérieure devient plus difficile à traiter", a déclaré De Nisco. "Même si vous éliminez les bactéries de la vessie, les populations persistent ailleurs et deviennent généralement résistantes à l'antibiotique utilisé. Lorsque les patients accumulent des résistances aux antibiotiques, ils finiront par manquer d'options."

L'exploration continue de De Nisco sur la façon dont les infections urinaires progressent et se reproduisent chez les femmes âgées est financée par une récente subvention de 1,3 million de dollars sur cinq ans des National Institutes of Health.

La collaboration de De Nisco avec Gassensmith a commencé fin 2018 après avoir fait une présentation sur la microbiologie des infections urinaires devant un comité de protocole de sécurité du campus.

"Par la suite, nous avons parlé de l'idée de mon groupe de recherche de créer de meilleurs vaccins à cellules entières en préservant les antigènes dans ce dépôt à libération lente", a déclaré Gassensmith. "À l'époque, nous n'avions pas de modèles réels pour le tester, et je pensais que l'UTI représentait une très bonne opportunité."

Les vaccins agissent en introduisant dans le corps une petite quantité de germes pathogènes tués ou affaiblis, ou certains de leurs composants. Ces antigènes incitent le système immunitaire à produire des anticorps contre une maladie particulière. Construire des vaccins contre les bactéries pathogènes est intrinsèquement difficile car les bactéries sont beaucoup plus grandes et plus complexes que les virus. La sélection des composants biologiques à utiliser pour créer des antigènes a été un défi majeur.

Par conséquent, il est préférable d'utiliser la cellule entière plutôt que de ne choisir qu'un morceau de bactérie, a déclaré Gassensmith.

"Nous leur jetons tout l'évier de la cuisine parce que c'est ce que votre corps voit normalement lorsqu'il est infecté", a-t-il déclaré.

L'approche de la cellule entière a cependant ses propres problèmes.

"Les vaccins utilisant des bactéries mortes à cellules entières n'ont pas réussi parce que les cellules ne durent généralement pas assez longtemps dans le corps pour produire des réponses immunitaires durables à long terme", a déclaré Gassensmith. "C'est la raison d'être de notre dépôt d'antigènes MOF :il permet à un agent pathogène intact et mort d'exister plus longtemps dans les tissus, comme s'il s'agissait d'une infection, afin de déclencher une réponse du système immunitaire à grande échelle."

Le cadre métallo-organique développé par l'équipe de Gassensmith encapsule et immobilise une cellule bactérienne individuelle dans une matrice polymère cristalline qui non seulement tue la bactérie, mais préserve et stabilise également la cellule morte contre les températures élevées, l'humidité et les solvants organiques.

Dans leurs expériences, les chercheurs ont utilisé une souche d'Escherichia coli . Il n'existe aucun vaccin contre aucune souche pathogène de cette bactérie. Uropathogène E. coli cause environ 80 % de toutes les infections urinaires acquises dans la communauté.

"Lorsque nous avons défié ces souris avec une injection létale de bactéries, après qu'elles aient été vaccinées, presque tous nos animaux ont survécu, ce qui est une bien meilleure performance qu'avec les approches vaccinales traditionnelles", a déclaré Gassensmith. "Ce résultat a été répété plusieurs fois, et nous sommes très impressionnés par sa fiabilité."

Bien que la méthode n'ait pas encore été testée chez l'homme, De Nisco a déclaré qu'elle avait le potentiel d'aider des millions de patients.

"Cette étude sur les infections urinaires était une preuve de concept que les vaccins à cellules entières sont plus efficaces dans ce modèle de septicémie mortelle extrême", a déclaré De Nisco. "Montrer que cela fonctionne contre les infections urinaires récurrentes serait une avancée significative."

Au-delà des infections urinaires récurrentes ou de l'urosepsie, les chercheurs pensent que la méthode du dépôt d'antigènes pourrait être largement appliquée aux infections bactériennes, y compris l'endocardite et la tuberculose.

"Nous travaillons à la traduction de cette approche à la tuberculose, qui est un organisme très différent, mais comme E. coli uropathogène. , lorsqu'il pénètre dans les tissus, il reste et il se reproduit », a déclaré Gassensmith. « Cela nécessite une nouvelle façon de penser à la façon dont les vaccins devraient fonctionner.

« La technologie des vaccins a environ deux siècles et elle a étonnamment peu évolué. Nous espérons que notre plateforme pourra s'ouvrir en utilisant des agents pathogènes existants et bien étudiés pour créer des réponses immunitaires plus dirigées et conçues. + Explorer plus loin

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