Les bio-ingénieurs créent des bactéries intestinales sensibles au pH pour diagnostiquer les maladies inflammatoires de l’intestin – Science

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  • Dans une étape importante vers l’application clinique de la biologie synthétique, les chercheurs de l’Université Rice ont conçu une bactérie dotée des capacités nécessaires pour diagnostiquer une maladie humaine.

    La souche artificielle de la bactérie intestinale E. coli détecte le pH et brille lorsqu’elle rencontre une acidose, une maladie acide qui survient souvent lors de poussées de maladies inflammatoires de l’intestin comme la colite, l’iléite et la maladie de Crohn.

    Des chercheurs de l’école de médecine de l’Université du Colorado (CU) ont utilisé l’organisme créé par le riz dans un modèle murin de la maladie de Crohn pour montrer que l’acidose active un ensemble de gènes signature. La signature génétique correspondante chez l’homme a déjà été observée lors d’une inflammation active chez des patients atteints de la maladie de Crohn. Les résultats sont disponibles en ligne dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.

    Le co-auteur de l’étude, Jeffrey Tabor, dont le laboratoire a conçu la bactérie détectant le pH, a déclaré qu’elle pourrait être reprogrammée pour créer des couleurs qui apparaissent dans les toilettes au lieu des étiquettes fluorescentes utilisées dans les expériences de la CU School of Medicine.

    “Nous pensons qu’il pourrait être ajouté à la nourriture et programmé pour rendre l’eau des toilettes bleue pour avertir les patients quand une poussée ne fait que commencer”, a déclaré Tabor, professeur agrégé de bio-ingénierie à la Brown School of Engineering de Rice.

    Au cours de leurs 3,5 milliards d’années d’histoire, les bactéries ont développé d’innombrables circuits génétiques spécifiques et sensibles pour détecter leur environnement. Tabor et ses collègues ont développé une boîte à outils de biohacking qui leur permet de mélanger et de faire correspondre les entrées et les sorties de ces capteurs bactériens. Le circuit de détection du pH a été découvert par Rice Ph.D. L’étudiante Kathryn Brink dans une démonstration 2019 de la boîte à outils plug-and-play.

    PNAS Les co-auteurs de l’étude, Sean Colgan, directeur du programme d’inflammation des muqueuses de la CU School of Medicine, et Ian Cartwright, stagiaire postdoctoral dans le laboratoire de Colgan, ont pris connaissance du capteur de pH et ont contacté Tabor pour voir s’il pouvait être adapté pour une utilisation chez une souris modèle de la maladie de Crohn.

    “Il s’avère que mesurer le pH dans l’intestin par des moyens non invasifs est assez difficile”, a déclaré Colgan, professeur Levine-Kern de médecine et d’immunologie à la faculté de médecine de l’UC.

    Brink a donc passé quelques semaines à épisser les circuits de capteurs nécessaires dans un organisme et à les envoyer au laboratoire de Colgan.

    “Normalement, le pH dans vos intestins est d’environ sept, ce qui est neutre, mais vous obtenez beaucoup d’inflammation dans la maladie de Crohn, et le pH va à quelque chose comme trois, ce qui est très acide”, a déclaré Tabor.

    Colgan et ses collègues ont étudié les gènes qui sont activés et désactivés dans de telles conditions et “avaient besoin d’un outil pour mesurer le pH dans l’intestin pour montrer que les choses qu’ils observaient dans des expériences in vitro se produisaient également vraiment chez un animal vivant”, Tabor mentionné.

    «La colonisation de cette souche bactérienne était l’outil biologique parfait pour surveiller l’acidose pendant l’inflammation active», a déclaré Colgan. “La corrélation de l’expression des gènes intestinaux avec les bactéries détectant le pH bactérien s’est avérée être un ensemble utile et précieux de biomarqueurs pour l’inflammation active dans l’intestin.”

    Tabor a déclaré qu’il pensait que la bactérie détectant le pH pourrait potentiellement être avancée pour des essais cliniques sur l’homme dans plusieurs années.

    Le travail de Tabor a été soutenu par la Welch Foundation (C-1856) et la National Science Foundation (1553317).

    Source de l’histoire:

    Matériaux fourni par Université Rice. Original écrit par Jade Boyd. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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