Nouvelle étude sur l'aimantation génétique des bactéries vivantes
Un grand potentiel pour la biomédecine
Les bactéries magnétiques possèdent des capacités extraordinaires grâce aux nanoparticules magnétiques, les magnétosomes, qui sont concaténées à l'intérieur de leurs cellules. Une équipe de chercheurs de l'université de Bayreuth a transféré l'ensemble des quelque 30 gènes responsables de la production de ces particules à des bactéries non magnétiques dans le cadre d'une vaste série d'expériences. Il en est résulté un certain nombre de nouvelles souches bactériennes capables de produire des magnétosomes. Les résultats de la recherche présentés dans "Nature Nanotechnology" sont révolutionnaires pour la production de cellules vivantes magnétisées, qui présentent un grand potentiel pour le développement de méthodes diagnostiques et thérapeutiques innovantes dans le domaine de la biomédecine.
Sur la base d'études approfondies, les chercheurs ont d'abord identifié 25 espèces de protéobactéries non magnétiques - de loin le domaine le plus vaste des bactéries - qui se prêtent particulièrement bien au transfert de gènes et à l'étude de la formation des magnétosomes. Les propriétés biochimiques et la disponibilité de séquences génétiques spécifiques ont été des facteurs décisifs. La magnétisation a réussi chez sept espèces : ces bactéries produisent continuellement des magnétosomes dans lesquels des cristaux de magnétite contenant du fer sont enchaînés d'une manière similaire à celle de la bactérie donneuse Magnetospirillum gryphiswaldense.
"En termes d'applications futures en biomédecine, il est particulièrement prometteur que deux espèces de bactéries que nous avons réussi à modifier génétiquement soient déjà largement utilisées en biotechnologie. Selon l'état actuel de la recherche, elles sont bien compatibles avec les cellules humaines. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour une variété d'applications biomédicales - par exemple, pour le transport contrôlé par microrobots de principes pharmaceutiques actifs, pour les techniques d'imagerie magnétique, ou même pour l'optimisation de la thérapie anticancéreuse par hyperthermie", explique le premier auteur de la nouvelle étude, le Dr Marina Dziuba, qui est associée de recherche au groupe de recherche en microbiologie de Bayreuth.
Les chercheurs de Bayreuth ont étudié plus en détail les magnétosomes produits par les nouvelles souches bactériennes transgéniques et ont ainsi identifié un certain nombre de facteurs qui pourraient être impliqués dans la formation des magnétosomes. La comparaison entre le génome de ces souches et le génome des bactéries génétiquement modifiées qui n'ont pas produit de magnétosomes a également permis d'obtenir des informations précieuses. De nombreux éléments suggèrent que la formation de magnétosomes par les souches bactériennes transgéniques est étroitement liée à leur capacité à réaliser la photosynthèse ou à s'engager dans des processus de respiration anaérobie, c'est-à-dire indépendants de l'oxygène. Dans l'ensemble, la nouvelle étude montre que ce ne sont pas des gènes uniques ou quelques gènes particuliers qui manquent aux bactéries transgéniques lorsqu'elles sont incapables de former des magnétosomes. Le facteur décisif pour qu'elles synthétisent des magnétosomes après avoir reçu les groupes de gènes étrangers est plutôt une combinaison de certaines propriétés métaboliques et la capacité d'utiliser efficacement l'information génétique des gènes étrangers pour produire des protéines cellulaires.
"Notre étude montre que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre en détail la biosynthèse des magnétosomes, identifier les obstacles à leur transfert et développer des stratégies pour les surmonter. En même temps, nos résultats jettent un nouvel éclairage sur les processus métaboliques qui soutiennent la formation des magnétosomes. Ils fournissent donc un cadre pour de futures recherches en vue de concevoir de nouvelles souches de bactéries magnétiques biocompatibles adaptées aux innovations biomédicales et biotechnologiques", explique le professeur Dirk Schüler, titulaire de la chaire de microbiologie de l'université de Bayreuth.
Lors de recherches antérieures, l'équipe de Bayreuth avait déjà réussi à introduire les gènes responsables de la formation des magnétosomes de la bactérie Magnetospirillum gryphiswaldense - un organisme modèle pour la recherche - dans le génome de bactéries non magnétiques. Toutefois, dans quelques cas seulement, ce transfert de gènes a permis d'obtenir des bactéries génétiquement modifiées qui, à leur tour, ont commencé à former des magnétosomes. Les facteurs susceptibles d'influencer la production de magnétosomes par les bactéries transgéniques n'étaient pas du tout clairs. Dans ce contexte, l'étude publiée aujourd'hui, à laquelle a également participé un partenaire de recherche de l'université de Pannonie à Veszprém/Hongrie, donne un nouvel élan important à la magnétisation ciblée des cellules vivantes.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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