À quoi ressembleront les soins médicaux du futur sous la vague de la technologie ?

Avec le développement rapide de la science et de la technologie, le domaine médical du futur inaugure une révolution menée par l’édition génétique et la biologie synthétique. Parmi elles, la microbiologie, en tant que pont reliant les sciences de la vie et leurs applications, prend une importance croissante. Cet article vous emmènera dans ce domaine de pointe, explorera les applications de l'édition génétique et de la biologie synthétique en microbiologie et comment elles offrent des possibilités illimitées pour le développement médical futur.

1. Édition génétique : un « scalpel » pour une transformation précise des micro-organismes

La technologie d’édition génétique, en particulier le système CRISPR-Cas9, est saluée comme les « ciseaux génétiques » du 21e siècle. Il peut effectuer une découpe et une réparation précises dans le génome des micro-organismes, permettant ainsi une régulation précise des caractéristiques microbiennes. Dans le domaine médical, cette technologie offre des possibilités sans précédent pour la transformation et l’application des micro-organismes.

Dans le développement de médicaments, la technologie d’édition génétique peut nous aider à modifier les micro-organismes de manière ciblée afin qu’ils produisent des composés ayant des effets médicinaux spécifiques. Par exemple, en modifiant les voies métaboliques des micro-organismes, nous pouvons les amener à produire davantage de substances bioactives bénéfiques pour l'homme, telles que des antibiotiques, des vaccins, etc. De plus, la technologie d'édition génétique peut également être utilisée pour optimiser les performances de production des micro-organismes, améliorer le rendement et la pureté des médicaments et réduire les coûts de production.

En termes de traitement des maladies, la technologie d’édition génétique nous offre de nouvelles options de traitement. En modifiant les gènes des cellules humaines, nous pouvons corriger les maladies génétiques causées par des mutations génétiques ; En modifiant les gènes des micro-organismes, nous pouvons construire des « bactéries modifiées » dotées de fonctions spécifiques pour le traitement et la prévention des maladies. Par exemple, les probiotiques créés à l’aide de la technologie d’édition génétique peuvent éliminer les métabolites nocifs dans les intestins et soulager les symptômes de maladies métaboliques rares.

2. Biologie synthétique : un concepteur de nouveaux systèmes biologiques

La biologie synthétique est une discipline interdisciplinaire émergente qui vise à parvenir à un contrôle précis des processus de la vie en concevant et en construisant de nouveaux systèmes biologiques. Dans le domaine de la microbiologie, la biologie synthétique nous offre de nouvelles perspectives et de nouveaux outils pour modifier et optimiser les performances des micro-organismes.

Grâce aux méthodes de biologie synthétique, les chercheurs peuvent concevoir et construire des souches microbiennes dotées de voies métaboliques spécifiques pour produire des produits biologiques aux fonctions spécifiques, tels que des biocarburants, des bioplastiques, etc. Ces bioproduits présentent non seulement l’avantage d’être respectueux de l’environnement et renouvelables, mais peuvent également apporter des changements révolutionnaires aux industries traditionnelles. En outre, la biologie synthétique peut également être utilisée pour construire des communautés microbiennes dotées de fonctions spéciales, telles que des communautés microbiennes capables de dégrader les polluants. Ces communautés peuvent jouer un rôle important dans l’environnement et contribuer à la protection de l’environnement et au développement durable.

La biologie synthétique est comme un « concepteur » qui fournit de nouvelles idées et méthodes pour la recherche et l’application de la microbiologie en concevant et en construisant de nouveaux systèmes biologiques. En microbiologie, la biologie synthétique est principalement utilisée dans les domaines suivants :

Développement de nouvelles voies de biosynthèse : en utilisant des techniques innovantes issues de la biologie synthétique, les chercheurs conçoivent et construisent des voies métaboliques dotées de fonctionnalités sans précédent. Ces voies métaboliques uniques peuvent doter les micro-organismes de capacités remarquables pour produire des composés utiles plus abondants et plus diversifiés. Cette démarche peut non seulement améliorer considérablement l’efficacité de la production et les performances des micro-organismes, mais également apporter des avancées révolutionnaires et de nouvelles pistes de réflexion dans des domaines clés tels que le développement de médicaments et la bioénergie. Grâce à ces efforts, les chercheurs continuent de repousser les limites de la recherche scientifique et d’injecter une nouvelle vitalité au progrès et au développement humains.

Concevoir de nouvelles voies métaboliques efficaces et respectueuses de l’environnement : la biologie synthétique nous a ouvert une fenêtre pour remodeler les voies métaboliques des micro-organismes afin de les rendre plus efficaces et respectueuses de l’environnement. Par exemple, les chercheurs peuvent créer avec soin un nouveau système de photosynthèse qui peut non seulement améliorer considérablement l’efficacité des micro-organismes dans la capture de l’énergie solaire, mais également injecter une nouvelle vitalité dans le développement de la bioénergie et ouvrir un nouveau chapitre dans l’énergie verte.

Promouvoir la production innovante de métabolites hétérologues : L’application de la biologie synthétique permet aux chercheurs de franchir les frontières des espèces, d’intégrer et d’optimiser intelligemment les voies métaboliques de différents organismes et ainsi d’obtenir une production stable de métabolites hétérologues. Cette technologie a montré un grand potentiel dans les domaines de la recherche et du développement de nouveaux médicaments, de l’innovation en matière de biomatériaux, etc., apportant des changements révolutionnaires à la recherche scientifique et au développement industriel.

En bref, avec les progrès croissants des technologies d’édition génétique et de biologie synthétique, nous nous trouvons au seuil d’une nouvelle ère. Là, des domaines tels que la médecine, l’agriculture et la protection de l’environnement seront revitalisés par ces technologies.

Figure : Schéma de principe de la haute technologie biologique (image générée par l'assistant intelligent Kimi)

À propos de l'auteur : Liu Rongrong, Ph.D., est professeur associé et directeur de master au Département de microbiologie et de biologie pathogène, École des sciences médicales fondamentales, Université médicale de l'armée de l'air de l'Armée populaire de libération de Chine, membre de la Société de microbiologie du Shaanxi, et est engagé dans des recherches liées à l'infection et à l'immunité.