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Plate-forme technique nouvelle pour concevoir des bactériophages en fonction du client

Les bactériophages, connus officieusement comme bactériophages, sont des virus qui peuvent attaquer et détruire les bactéries spécifiques. Ils se produisent partout dans le monde naturel. Avec précision parce qu'ils sont appariés à juste un type spécifique de bactéries, des chercheurs et des médecins espérez que des bactériophages pourront être conçus pour combattre certaines infections bactériennes. Par exemple, l'industrie alimentaire emploie déjà ces bactériophages pour détruire des agents pathogènes dans des produits alimentaires par des méthodes naturelles.

Cependant, concevoir génétiquement des bactériophages afin de les personnaliser pour des applications spécifiques continue à être un procédé très provocant et long. Il est particulièrement difficile de modifier des bactériophages pour combattre les bactéries grampositives telles que le staphylocoque. Comporter un génome bactériophage synthétique dans les bactéries grampositives a jusqu'ici été très problématique, car leurs parois cellulaires sont si épaisses.

Création en fonction du client des bactériophages

Une ère neuve peut maintenant naître dans l'utilisation des bactériophages, cependant, en tant qu'équipe de recherche aboutie par Martin Loessner, le professeur de la microbiologie de nourriture à ETH Zurich, a juste présenté une plate-forme technique nouvelle dans un papier publié dans le tourillon PNAS. Ceci permet à des scientifiques de modifier génétiquement les génomes bactériophages systématiquement, de leur fournir la fonctionnalité supplémentaire, et de les remettre en service finalement dans un « substitut » bactérien - une cellule déficiente de Listeria de mur du cellule, ou L-forme.

L'établi bactériophage neuf permet à de tels virus d'être produits très rapidement et le « coffre à outils » est extrêmement modulaire : il permet aux scientifiques de produire presque tous les bactériophages à des fins différentes, avec une variété grande de fonctionnements.

« Précédemment il était presque impossible de modifier le génome d'un bactériophage, » Loessner dit. Sur cela, les méthodes étaient très inefficaces. Par exemple, un gène a été seulement intégré dans un génome existant dans une toute petite part de bactériophages. L'isolement du bactériophage modifié était pour cette raison souvent comme rechercher un pointeau dans une meule de foin.

« Dans le passé nous avons dû examiner des millions de bactériophages et sélecter ceux avec les caractéristiques désirées. Maintenant nous pouvons produire ces virus à partir de zéro, les examinons au cours d'une période raisonnable et les modifions s'il y a lieu de nouveau, des » tensions de Loessner.

Bactériophages de planification sur l'ordinateur

Samuel Kilcher, un spécialiste en virologie moléculaire, a joué une fonction clé dans la découverte : il avait l'habitude des méthodes synthétiques de biologie pour planification le génome d'un bactériophage sur la planche à dessin et pour l'assembler dans une éprouvette des fragments d'ADN. En même temps des fonctionnements neufs et complémentaires ont été comportés dans le génome bactériophage, tel que des enzymes pour dissoudre la paroi cellulaire bactérienne. De plus, Kilcher peut retirer les gènes qui donnent les propriétés non désirées bactériophages, telles que l'intégration dans le génome bactérien ou la production des cytotoxines.

Afin de remettre en service un bactériophage d'ADN synthétique, le génome a été introduit dans sphérique, formes paroi-déficientes mais viables de cellules de la bactérie de Listeria (Listeria de L-forme). Basé sur le modèle génétique, ces cellules bactériennes alors produisent toutes les composantes du bactériophage désiré et s'assurent que les particules de virus sont assemblées correctement.

Les chercheurs ont également découvert que les cellules sphériques de Listeria sont non seulement capables de produire leurs propres bactériophages spécifiques, mais également ceux capables attaquer d'autres bactéries. Habituellement, un hôte produit seulement de ses propres virus spécifiques. le Listeria de L-forme sont pour cette raison adapté comme incubateur pratiquement universel pour des bactériophages.

Si les cellules de Listeria sont alors amenées à la remarque où elles rompent (lysis), les bactériophages sont relâchés et peuvent être isolés et multipliés pour l'usage dans le traitement ou la diagnose.

Seulement les phages virulents conviennent

« Un préalable principal à employer les bactériophages synthétiques efficaces est que leur génome ne peut pas intégrer dans le génome de l'hôte, » Kilcher met l'accent sur. Si ceci se produit, le virus ne constitue plus une menace pour la bactérie. Suivre cette méthode neuve, cependant, les scientifiques pouvaient reprogrammer simplement de tels bactériophages intégrateurs de sorte qu'ils deviennent intéressants de nouveau pour des applications antibactériennes.

Les deux chercheurs ne sont pas se sont en particulier inquiétés des résistances potentielles contre les bactériophages. Et même s'il y en avait, par exemple en raison d'une bactérie changeant ses structures de surface pour empêcher le virus de fixer, la technologie neuve permet pour développer un bactériophage adapté contre lequel une bactérie n'a pas encore développé la résistance.

Les chercheurs pensent également que le danger du desserrage fortuit est très petit : parce que les bactériophages - naturel et synthétique - sont extrêmement hôte-détail, ils ne peuvent pas survivre pour longtemps sans leur hôte. Cette spécificité élevée évite également les bactériophages de la commutation à une bactérie neuve d'hôte. La « adaptation à la structure extérieure d'un hôte différent prendrait un bon moment terrible en nature, » Loessner dit.

Près d'une application pratique

Avec cette technologie neuve, l'équipe de Loessner a effectué un pas géant vers appliquer les bactériophages synthétiques pour l'usage dans le traitement, la diagnose ou l'industrie alimentaire. Les scientifiques parviennent de ce fait à surmonter des contraintes liées à l'utilisation des bactériophages naturels. « Notre coffre à outils pourrait aider à exploiter le potentiel des bactériophages, » Loessner dit. Les chercheurs ont sollicité un brevet pour leur technologie. Maintenant ils espèrent trouver des titulaires d'une licence pour produire les bactériophages pour le traitement et la diagnose.

Source:

https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2018/02/workbench-for-virus-design.html