Une nouvelle carte pourrait ouvrir la voie à de meilleurs antibiotiques
Une nouvelle carte dessinée par une équipe de biophysiciens pourrait ouvrir la voie à de meilleurs antibiotiques. Plutôt que de la géographie du tableau de la Terre, les scientifiques mappés comment les bactéries rapides avec différentes mutations génétiques se reproduisent et comment ils réagissent à des doses variables d'un médicament.
Une telle carte pourrait aider les fabricants de médicaments à développer des traitements qui bloquent la capacité des bactéries à développer une résistance aux antibiotiques, a déclaré Terence Hwa, un physicien biologique à l'Université de Californie, San Diego et un membre de l'équipe de recherche. "Si vous allez attaquer quelqu'un que vous voulez avoir une carte afin que vous puissiez planifier des itinéraires d'attaque."
La résistance aux antibiotiques est une menace croissante pour la santé publique aux États - Unis et dans le monde. Bactéries résistantes aux médicaments tombent malades deux millions de personnes et tuent au moins 23.000 chaque année aux États - Unis seulement, selon un 2013 Centers for Disease Control rapport Prévention et ; beaucoup plus mourir de ces infections dans d’autres parties du monde. Des chercheurs de sociétés pharmaceutiques luttent pour développer de nouveaux antibiotiques qui peuvent contrôler les souches résistantes de Staph , la tuberculose et d' autres agents pathogènes.
Lors de la conception de ces médicaments, les chercheurs ciblent généralement les populations bactériennes sauvages. Les antibiotiques résultants travaillent souvent jusqu'à ce qu'un petit nombre de cellules dans un être humain ou un animal infecté acquièrent une mutation génétique qui leur permet de survivre et de se reproduire, même lorsqu'il est administré avec le médicament. Au fil du temps, les cellules mutées se multiplient tandis que d'autres meurent. Finalement, l'ensemble de la population infectant devient résistant. Si ces cellules échappent ensuite dans l'environnement et d'infecter d'autres personnes ou des animaux, l'antibiotique peut éventuellement devenir en grande partie inutile contre une maladie.
Pour mieux comprendre comment une telle résistance évolue, une équipe dirigée par Hwa et son ancien élève Barrett Deris - maintenant chercheur postdoctoral au MIT - étudié comment l'antibiotique chloramphénicol affecte les bactéries E. coli ' s taux de reproduction. Le médicament fonctionne en fermant les usines de protéines des cellules non-résistantes de. Parce que les cellules ont besoin de protéines pour survivre, ils réagissent en consacrant plus d’énergie pour réparer les usines et moins à reproduire. Dans le même temps, les cellules commencent protéines de construction qui pompent le médicament hors de la cellule.
Deris écrit les équations pour décrire la vitesse à laquelle chacun de ces processus se produit pour différentes concentrations de médicaments, et pour les différents niveaux du gène qui code pour la pompe d'antibiotique d'élimination. Graphes les solutions à ces équations, il a obtenu une carte en trois dimensions ressemblant au paysage mesa-clouté de l'Amérique du désert sud-ouest, avec un moyen de plateau donnant à une pente raide que les niveaux dans une plaine de faible altitude. Le plateau représente des combinaisons de niveaux de médicaments et de gènes bactériens qui ont permis à des cellules de reproduction et les populations microbiennes de croître. La plaine représente des combinaisons qui empêchent les cellules de se reproduire.
Comme les niveaux d'antibiotiques a augmenté de zéro, les bactéries non résistantes sont rapidement tombés du plateau de la plaine. Mais les scientifiques ont découvert que les cellules avec certaines mutations dans leur ADN ont pu construire plusieurs pompes, désactivez l'antibiotique plus rapide et de consacrer plus d'énergie à la reproduction. Ces cellules sont restées sur le plateau jusqu'à ce que le médicament a atteint une concentration plus élevée, après quoi ils sont tombés brusquement; cela indiquait qu'ils avaient acquis une résistance partielle à l'antibiotique. Avec suffisamment de mutations bénéfiques, les bactéries sont devenues totalement résistantes et sont restés sur le plateau, peu importe combien d'un bain de drogue qu'ils ont reçu.
"Cette carte est la première de son genre dans sa capacité à prédire les taux de bactéries résistantes aux médicaments de premiers principes de croissance," Deris a dit plus tôt ce mois - ci lors d’une réunion de l'American Physical Society à Denver. Lui et ses collègues ont testé différentes souches de E. coli et des antibiotiques similaires au chloramphénicol, et ont trouvé les cartes résultantes ont tous pris la même forme de base.
L'étude "donne un aperçu d'un problème très, très important qui est pour l'homme», a déclaré Michael Reddy, directeur de programme à l'Institut national des sciences médicales générales à Bethesda, Md., Qui a partiellement financé la recherche. Et parce que les cellules cancéreuses peuvent développer une résistance à la chimiothérapie de la même manière les bactéries soustraient antibiotiques, il a déclaré que les résultats pourraient également conduire à de nouveaux traitements contre le cancer.
Mais Reddy note que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer si des cartes similaires peuvent être faites pour d'autres classes de microbes et de médicaments. Deris a dit qu'il espère que d'autres vont utiliser son travail pour faire de telles études.