2014年9月29日

方法可以针对特定的微生物

乍看上去

  • 科学家设计了一种靶向和破坏微生物中特定DNA序列的方法,从而去除了有害的细菌基因。
  • 该方法可用于开发针对病原菌的疗法,包括对多种抗生素具有抗性的病原菌。
噬菌体 噬菌体(如图)可用于将CRISPR-Cas系统递送到细菌细胞中。大卫·格里高利和黛比·马歇尔,惠康影像公司。惠康图像保留所有权利。

随着时间的流逝,许多细菌已经适应了旨在杀死它们的药物,从而降低了抗生素的效力。现在,由耐多药细菌引起的结核病,淋病和各种与医疗保健相关的感染等疾病现在很难治疗。需要新的方法来解决这个日益严重的问题。

抗生素的作用是破坏细菌的生长和复制能力。这些药物趋于广谱,影响有益细菌和有害细菌。麻省理工学院的Timothy K. Lu博士与研究生Robert Citorik和Mark Mimee一起着手开发一种专门针对有害细菌的方法。

细菌已经进化出保护自己免受入侵者侵袭的系统。其中之一是CRISPR-Cas免疫系统,具有短而重复的DNA序列簇,这些序列被称为间隔子的其他短片段隔开。这些间隔序列是由细胞或祖先遇到的噬菌体(攻击细菌的病毒)和质粒(细菌之间交换的DNA片段)的遗传物质创建的。间隔子通过引导称为核酸酶的酶(通过 cas (与CRISPR相关的)基因-破坏那些特定的基因序列。

研究人员认为,他们可以修饰间隔子,以靶向与细菌毒力或抗生素抗性相关的特定基因序列。这项工作部分由美国3d之家卫生研究院主任的新创新奖和美国3d之家卫生研究院国家普通医学科学研究所(NIGMS)资助。结果于2014年9月21日在线发布, 自然生物技术。

该团队使用CRISPR-Cas系统成功靶向了抗生素抗性基因 大肠杆菌。系统的组件可以通过噬菌体或其他细菌通过结合(细菌交换遗传物质的过程)来递送。两者均有效传播 大肠杆菌 人口。该系统可以靶向细菌染色体或质粒上的基因。

该团队还测试了他们是否可以针对已知的致病菌致病因子 大肠杆菌 O157:H7定植于肠道。他们使用噬菌体针对该基因提供了一个CRISPR-Cas系统,他们发现存活率降低了20倍 大肠杆菌 细胞。该小组在更大的蜡蛾幼虫中测试了该系统,该蜡蛾幼虫通常被用来预测哺乳动物的毒力。该系统显着提高了感染 大肠杆菌 O157:H7。

研究人员能够通过将2个间隔子与来自2种不同抗生素抗性基因的DNA结合在一起,立即靶向多种抗性基因。另外,系统可以区分仅一个核苷酸不同的靶标。最后,研究小组表明该系统可用于有选择地杀死特定的 大肠杆菌 根据其遗传含量对人群进行拉伤,而其他人则保持不变。

卢说:“这是一个非常关键的时刻,当可用的新抗生素越来越少,但是抗生素耐药性也在不断发展。” “我们一直在寻找对抗抗生素耐药性的新方法。”研究人员现在正在努力进一步改善CRISPR-Cas系统组件的交付。

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

相关链接

参考文献: 使用有效传递的RNA引导的核酸酶的序列特异性抗菌剂。 Citorik RJ,Mimee M,Lu TK。 纳特生物技术公司。 2014年9月21日。doi:10.1038 / nbt.3011。 [Epub提前发行]。 PMID:25240928。

资金: 美国3d之家卫生研究院主任的新创新奖和美国3d之家卫生研究院3d之家普通医学科学研究所(NIGMS);国防威胁减少局;美国陆军研究实验室;美国陆军研究办公室; Henry L.和Grace Doherty海洋利用教授职位;霍华德·休斯医学研究所;和Québec的Fonds de recherche。