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Des millions de personnes prennent des gélules de probiotiques dans le but d’améliorer leur digestion, mais que se passerait-il si ces bactéries étaient également capables de détecter des maladies dans l’intestin et d’indiquer que quelque chose ne va pas?

Utiliser des bactéries modifiées pour détecter des maladies

Une nouvelle recherche du Wyss Institute de l’Université Harvard et de la Harvard Medical School (HMS) a créé un moyen efficace et non invasif d’identifier rapidement de nouveaux biocapteurs bactériens capables de reconnaître et de signaler la présence de divers déclencheurs de maladie dans l’intestin, ce qui permet d’offrir une nouvelle sorte de surveillance de la santé digestive.
« Notre compréhension du comportement du microbiome intestinal humain en est encore à ses débuts, ce qui a entravé les recherches à grande échelle de la création de biocapteurs à partir de bactéries vivantes », a déclaré David Riglar, Ph.D., ancien postdoctorant du Wyss Institute. «Ces travaux fournissent une plate-forme à haut débit pour l’identification d’éléments génétiques dans les bactéries qui répondent à différents signaux dans l’intestin, nous rapprochant ainsi de l’ingénierie de voies de signalisation complexes dans les bactéries qui leur permettent de détecter et même de traiter des maladies à long terme.
Lorsque les bactéries comme E. coli sont exposées à un certain signal biologique, l’élément déclencheur intégré à leur ADN bascule l’élément de la mémoire dans un état activé, ce qui permet d’identifier facilement les bactéries qui «se souviennent» de la présence des signaux.
La nouvelle plate-forme s’appuie sur les travaux antérieurs du laboratoire de Pamela Silver, membre du corps professoral fondateur de Wyss qui a conçu un circuit génétique constitué d’un «élément de mémoire» dérivé d’un virus et d’un «élément déclencheur» synthétique qui, ensemble, permet de détecter et d’enregistrer la présence d’un stimulus donné comme une maladie – à l’origine, une version désactivée de l’antibiotique tétracycline.

Le circuit synthétique a détecté l’antibiotique 

Le circuit synthétique a été intégré dans les génomes d’E. colibactéries, qui ont été donné à des souris vivantes à qui on a ensuite administré de la tétracycline. L’antibiotique a provoqué l’activation de la mémoire par l’élément déclencheur du circuit bactérien, qui a «basculé» comme un interrupteur qui est resté «allumé» pendant une semaine, de sorte que la bactérie se «souvenait » de la présence de la tétracycline. Le signal d’activation était alors facilement lisible en analysant de manière non invasive les excréments des animaux.
«La beauté de cette méthode est qu’elle nous permet d’identifier des biocapteurs qui existent dans la nature que nous ne pourrions pas concevoir nous-mêmes, car une grande partie de la fonction et de la régulation des génomes bactériens est encore inconnue», a déclaré le premier auteur de cette étude, Alexander Naydich. «Nous tirons vraiment parti de l’incroyable diversité génétique du microbiome pour trouver rapidement et efficacement des solutions potentielles. »
Mais cette méthode peut faire encore plus: les fonctions supplémentaires incluent la possibilité d’enregistrer des signaux chroniques ou transitoires dans l’intestin, ainsi que la sensibilité ajustable sous la forme de séquences de site de liaison du ribosome synthétique (RBS) intégrées aux éléments déclencheurs permettant de contrôler le taux que les promoteurs peuvent induire un état de mémoire «activé» en réponse à un signal. Ces capacités permettent d’ajuster avec précision les biocapteurs bactériens afin de détecter des maladies spécifiques dans l’intestin sur une longue période.

Un probiotique qui détecterait et enregistrerait plusieurs signaux à la fois

«Nous avons pu faire évoluer cette technologie d’un outil qui teste une chose à un outil capable de tester simultanément plusieurs choses, ce qui est non seulement utile pour identifier de nouveaux biocapteurs, mais pourrait un jour devenir un probiotique contenant des collections sophistiquées de bactéries qui détecteraient et enregistreraient plusieurs signaux à la fois, permettant aux cliniciens de «prendre les empreintes digitales» d’une maladie et d’avoir une plus grande confiance dans leur diagnostic», a déclaré Pamela Silver, professeure de biochimie et de biologie des systèmes,
«Les progrès constants réalisés par l’équipe dans le développement de dispositifs cellulaires vivants basés sur la réingénierie génétique du microbiome représentent une approche entièrement nouvelle en matière de diagnostic à faible coût. Cette approche a le potentiel de transformer radicalement notre interaction avec les systèmes biologiques, y compris notre propre corps, et de les contrôler », a déclaré le directeur fondateur de Wyss, Donald Ingber, MD, Ph.D., également professeur titulaire de la chaire de biologie vasculaire Judah Folkman.
Les résultats de cette recherche ont été publiées dans mSystems.
Source : Harvard University
Crédit photo : Pixabay

Des bactériens synthétiques détectent des biomolécules dans l'intestinmartinbiothechnologie
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