Un logiciel peut-il prédire la résistance des superbactiques aux nouveaux médicaments?


Un logiciel peut-il prédire la résistance des superbactiques aux nouveaux médicaments?

L'augmentation des bactéries résistantes aux médicaments - comme le SARM - rend plus difficile le contrôle des infections fréquentes comme la pneumonie ou les infections des voies urinaires avec des antibiotiques standard. Après une exposition répétée, les insectes mutations dans les souches qui sont immunisées contre les médicaments qui les ont tués.

Les scientifiques ont développé des logiciels qui peuvent prédire le prochain geste d'une superbaride lorsqu'il développe une résistance aux médicaments.

Crédit d'image: Lei Chen et Yan Liang.

Il y a clairement un besoin désespéré de nouveaux médicaments pour lutter contre ces superbactéries. Mais il y a aussi une autre option: prolonger la durée de vie utile d'un médicament. Maintenant, les chercheurs ont développé un algorithme informatique qui peut aider dans ce domaine.

Imaginez la guerre contre une superbe comme un jeu d'échecs, avec chaque mouvement que votre adversaire fait d'être une mutation dans la supermague qui le rend plus résistant aux médicaments.

Pour avoir de bonnes chances de gagner, cela contribue à anticiper les contre-mouvements les plus probables de votre adversaire.

Maintenant, une équipe de chercheurs - y compris des membres de l'Université Duke à Durham, en Caroline du Nord - a développé un algorithme informatique qui a de bonnes chances de battre une super-saturation dans son propre jeu.

Le logiciel - appelé OSPREY - prédit les mutations les plus probables qu'un insecte se développe en réponse à un nouveau médicament avant que le médicament ne soit même administré aux patients.

Écrit dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , L'équipe décrit comment ils ont testé OSPREY avec le superbake MRSA (résistant à la méthicilline Staphylococcus aureus ).

Les chercheurs ont programmé l'algorithme pour identifier les changements génétiques que le SARM devait subir pour devenir résistant à une nouvelle classe prometteuse de médicament expérimental. Et quand ils ont exposé le SARM aux nouveaux médicaments, ils ont trouvé certains des changements génétiques prévus par le logiciel.

"Cela nous donne une fenêtre dans l'avenir pour voir ce que les bactéries feront pour échapper aux médicaments que nous concevons avant qu'un médicament soit déployé", explique l'auteur Bruce Donald, professeur d'informatique et de biochimie chez Duke.

L'équipe espère que l'approche qu'ils développent donnera aux concepteurs de drogues la tête de la course contre les superbactéries, en tant que co-auteur et l'étudiant diplômé de Duke, Pablo Gainza-Cirauqui, explique:

Si l'on peut prédire d'une façon ou d'une autre comment les bactéries peuvent répondre à un médicament particulier à l'avance, nous pouvons changer le médicament, planifier le prochain ou éliminer les thérapies qui ne devraient pas durer longtemps.

Formes résistantes de Staphylococcus aureus Maintenant tué 11 000 personnes aux États-Unis chaque année - plus que le VIH. En 1975, environ 2% des infections causées par la bactérie étaient résistantes au traitement - augmentant à 29% en 1991 - et maintenant la proportion est de 55%.

Selon le médicament, il peut prendre jusqu'à 20 ans pour que des souches résistantes apparaissent. Parfois, il ne faut que 1 an.

La capacité d'anticiper de nouvelles mutations bat la recherche de «bibliothèques» de mutations connues

L'équipe croit que des approches telles que OSPREY battent la méthode actuelle où les scientifiques doivent rechercher des "bibliothèques" de mutations de résistance précédemment observées - une approche qui n'est pas nécessairement satisfaisante pour prédire les mutations futures. Prof. Donald explique:

"Avec un nouveau médicament, il existe toujours la possibilité que l'organisme développe différentes mutations qui n'ont jamais été vues auparavant. C'est ce qui inquiète vraiment les médecins".

OSPREY - qui signifie Open Source Protein REdesign for You - est basé sur un algorithme de conception de protéines. Il identifie les changements aux séquences d'ADN dans la bactérie qui permettraient à la protéine résultante de bloquer le médicament tout en pouvant fonctionner normalement.

L'équipe a testé OSPREY avec une nouvelle classe de médicaments appelés antifolates liés au propargyle qui attaquent une enzyme bactérienne appelée dihydrofolate réductase (DHFR), utilisée pour la construction d'ADN et d'autres tâches. Les médicaments - encore à tester chez les humains - sont prometteurs comme un nouveau traitement pour les infections à SARM.

En utilisant OSPREY, l'équipe a trouvé une liste classifiée des mutations possibles. Ils ont choisi quatre - aucun d'entre eux n'avait été vu auparavant.

Une mutation prédite a réduit l'efficacité du médicament de 58%

Lorsqu'ils ont traité le SARM avec les nouveaux médicaments, ils ont constaté que plus de la moitié des bactéries qui ont survécu ont porté la mutation qu'ils ont prédit donnerait à l'organisme la plus grande résistance: un petit changement dans l'ADN bactérien qui a réduit l'efficacité des nouveaux médicaments par 58%.

"Le fait que nous ayons réellement trouvé les nouvelles mutations prédites dans les bactéries est très excitant", a déclaré le professeur Donald, ajoutant que l'approche pourrait être élargie pour anticiper les réponses du bug plus d'une avance:

Nous pourrions même être en mesure d'encourager un agent pathogène à développer des mutations qui lui permettent d'échapper à un médicament, mais cela le rend particulièrement sensible à un deuxième médicament, comme un coup de poing d'un seul coup.

L'équipe développe maintenant OSPREY pour prédire les mutations de résistance aux médicaments conçus pour traiter E. coli et Enterococcus Infections.

Ils pensent que OSPREY sera utile pour prédire la résistance aux médicaments dans le cancer, le VIH, la grippe et d'autres maladies où les souches résistantes à la culture sont plus difficiles que chez les bactéries.

Prof. Donald et ses collègues développent OSPREY en format open source, de sorte qu'il soit librement disponible pour tout chercheur à utiliser.

En septembre 2014, Medical-Diag.com A appris une étude qui montre comment un vieux médicament peut conduire à une nouvelle classe potentielle d'antibiotiques. L'étude a montré que la lamotrigine - actuellement utilisée comme anticonvulsivant - peut inhiber l'assemblage des ribosomes dans les bactéries.

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