Учените са проектирали инструмент за редактиране на генома, който може да контролира бактериалната популация в Чревен микробиом от живи мишки 1.

Инструментът – един вид „редактор на база“ – променя целевия ген в повече от 90% от случаитеЕшерихия коликолония в червата на мишката, без модифицираният ген да формира потенциално вредни копия на себе си. „Мечтаехме да можем да направим това“, казва Ксавие Дюпорте, синтетичен биолог, който е съосновател на Eligo Bioscience, биотехнологична компания в Париж. Резултатите бяха обявени днесПриродатапубликувани.

Няколко изследователски екипа са се опитали да направят генетични промени в чревните бактерии при мишки, но постигането на това в тялото е предизвикателство. 4, 3, 2. Досега редакторите на бази, които разменят една нуклеотидна база с друга - например, превръщайки A в G - без да разрушат двойната верига на ДНК, не са успели да модифицират достатъчно от целевата бактериална популация, за да бъдат ефективни. Това е така, защото векторите, в които са доставени, са насочени само към рецептори, често срещани в бактериите, култивирани в лабораторията.

Иновативна система за доставка

За да преодолеят тези препятствия, Duportet и колегите му конструираха превозно средство за доставка, използвайки компоненти на бактериофаг - вирус, който заразява бактерии - за насочване към различниE.coli- Целеви рецептори, експресирани в чревната среда. Този вектор носи базов редактор, специфичнияE.coli-насочени гени. Изследователите също усъвършенстваха системата, за да предотвратят репликацията и разпространението на редактираните гени.

Екипът въведе базовия редактор в мишки и го използва, за да създаде A вE.coli-Променен ген, който произвежда β-лактамази – ензими, които насърчават бактериалната резистентност към различни видове антибиотици. Около осем часа след третирането около 93% от целевите бактерии бяха редактирани.

След това изследователите адаптираха основния редактор, така че да е aE.coli-Ген, който произвежда протеин, за който се смята, че играе роля в няколко невродегенеративни и автоимунни заболявания. Делът на редактираните бактерии беше около 70% три седмици след лечението. В лабораторията учените също успяха да използват инструмента за идентифициране на щамове наE.coliиKlebsiella pneumoniaeкоето може да причини пневмония. Това предполага, че системата за редактиране може да бъде адаптирана към различни бактериални щамове и видове.

Тази базова система за редактиране представлява „критичен напредък“ в разработването на инструменти, които могат да модифицират бактериите директно в червата, казва Чейс Бейзел, химичен инженер в Института Хелмхолц за изследване на инфекции, базирани на РНК във Вюрцбург, Германия. Проучването "отваря възможността за редактиране на микроби за борба с болестите, като същевременно предотвратява разпространението на манипулираната ДНК", добавя той.

Следващата стъпка на Duportet и неговите колеги е да разработят модели на мишки със заболявания, причинени от микробиома, за да измерят дали специфичните генни редакции имат положително въздействие върху тяхното здраве.