Une recherche internationale menée par le Laboratoire de biologie synthétique translationnelle du Département de médecine et des sciences de la vie (MELIS) de l'Université Pompeu Fabra a réussi à concevoir efficacement Cutibacterium acids – un kind de bactérie cutanée – pour produire et sécréter une molécule thérapeutique adaptée au traitement des symptômes de l'acné.. La bactérie modifiée a été validée dans des lignées cellulaires cutanées et son administration a été validée chez la souris. Cette découverte ouvre la porte à l’élargissement des possibilités de conception de bactéries non traitables pour traiter les altérations cutanées et d’autres maladies à l’aide de thérapies vivantes.
L'équipe de recherche est complétée par des scientifiques de l'Institut de recherche biomédicale Bellvitge (Idibell), de l'Université de Barcelone, de l'Set up de technologies protéiques du Centre de régulation génomique, de Phenocell SAS, de Medizinische Hochschule Brandenburg Theodor Fontane, de l'Université de Lund et de l'Université d'Aarhus.
L'acné est une passion cutanée courante causée par le blocage ou l'irritation des follicules pilo-sébacés. Son apparence peut varier, allant des details blancs et details noirs aux pustules et nodules, principalement sur le visage, le entrance, la poitrine, le haut du dos et les épaules. Bien que l’acné soit as well as fréquente chez les adolescents, elle peut toucher des personnes de tout âge.
Les cas d'acné les moreover graves sont traités avec des antibiotiques pour tuer les bactéries vivant dans les follicules, ou avec de l'isotrétinoïne (connue sous le nom d'Accutane), un dérivé de la vitamine A, qui induit la mort des sébocytes, les cellules épithéliales de la peau qui produisent le sébum. Cependant, ces traitements peuvent provoquer des effets secondaires graves, tels qu’une rupture de l’homéostasie du microbiome cutané – auto ils ne tuent pas sélectivement les bactéries – ou une photosensibilité, dans le cas des antibiotiques, ou des malformations congénitales ou une desquamation extrême de la peau, dans le cas de l’isotrétinoïne.
Les résultats de l'étude, publiés aujourd'hui dans Nature Biotechnology, montrent que les chercheurs ont réussi à modifier le génome de Cutibacterium acids pour sécréter et produire la protéine NGAL connu pour être un médiateur du médicament contre l'acné, l'isotrétinoïne, qui réduit le sébum en induisant la mort des sébocytes.
« Nous avons développé une thérapie topique avec une approche ciblée, en utilisant ce que la nature possède déjà. Nous avons conçu une bactérie qui vit dans la peau et lui faisons produire ce dont notre peau a besoin. Ici, nous nous sommes concentrés sur le traitement de l'acné, mais cette plateforme peut être étendue. à plusieurs autres indications », explique Nastassia Knödlseder, première auteure de l'étude.
Élargir la voie de l'ingénierie des bactéries
« Jusqu'à présent, C. acids était considérée comme une bactérie intraitable. Il était incroyablement difficile d'introduire de l'ADN et d'obtenir des protéines produites ou sécrétées à partir d'un élément inséré dans son génome », explique Knödlseder, postdoctorant au laboratoire de biologie synthétique translationnelle de l'UPF.
Cependant, étant donné que C. acids semble être un cadre de biologie synthétique attrayant pour le traitement des maladies de la peau, en raison de son environnement de niche situé au plus profond des follicules pileux – pratiquement là où le sébum est libéré -, de son worth pour l'homéostasie cutanée, de son make contact with étroit avec des cibles thérapeutiques pertinentes, ainsi que du fait qu'il a été démontré qu'il se greffait avec succès lorsqu'il était appliqué sur la peau humaine, les a amenés à insister sur la modification du génome de cette bactérie non modifiable.
Pour modifier le génome de C.acnés, l'équipe de recherche dirigée par Marc Güell s'est concentrée sur l'amélioration de la délivrance de l'ADN à la cellule, de la stabilité de l'ADN à l'intérieur de la cellule et de l'expression des gènes. Les scientifiques ont envisagé des mesures réglementaires en développant une stratégie de bioconfinement pour éviter l'utilisation d'éléments générant des problèmes de réglementation tels que les éléments génétiques mobiles, les plasmides ou la résistance aux antibiotiques. Par conséquent, la bactérie synthétique résultante possède des caractéristiques de sécurité permettant une « software réelle » et pouvant être envisagée pour de futures thérapies humaines.
Le C. acnés synthétique est able de sécréter et de produire du NGAL pour moduler la creation de sébum dans les lignées cellulaires. Lorsqu'elles sont appliquées sur la peau de souris – le seul modèle animal capable de tester des bactéries artificielles à ce jour – elles se greffent, vivent et produisent la protéine. Cependant, la peau des souris n'est pas equivalent à celle des humains. Il a in addition de cheveux, est moreover lâche, contient moins de lipides et un mécanisme sudoral différent. D’où la nécessité de disposer d’un modèle alternatif, mieux représentatif de la peau humaine, comme les modèles de peau 3D.
Le chemin de la thérapeutique
« Nous avons développé une plate-forme technologique qui ouvre la porte à la modification de n'importe quelle bactérie pour traiter plusieurs maladies. Nous nous concentrons désormais sur l'utilisation de C.acnés pour traiter l'acné, mais nous pouvons fournir des circuits génétiques pour créer des microbes intelligents pour des apps liées à la détection cutanée, ou modulation immunitaire », souligne Marc Güell, responsable de la recherche.
Suivant la même stratégie, cette ligne de recherche se poursuivra dans le cadre du projet européen « SkinDev » dans lequel des scientifiques du laboratoire de biologie synthétique translationnelle et leurs partenaires concevront C.acnés pour traiter la dermatite atopique, une maladie inflammatoire cutanée chronique caractérisée par une peau sèche, eczéma et irritation sévère, particulièrement fréquents chez les jeunes enfants.
Bien que toute stratégie thérapeutique vivante doive être validée individuellement, les chercheurs montrent leur optimisme dans l’application de ces microbes intelligents aux humains, auto C. acids non modifié a déjà été testé sur la peau de individuals de manière sûre et efficace.
