Vědci navrhli nástroj pro úpravu genomu, který dokáže kontrolovat bakteriální populaci v Střevní mikrobiom živých myší 1.

Nástroj – jakýsi „základní editor“ – změnil cílový gen ve více než 90 % případůEscherichia colikolonie v myším střevě, aniž by modifikovaný gen tvořil potenciálně škodlivé kopie sebe sama. „Snili jsme o tom, že to dokážeme,“ říká Xavier Duportet, syntetický biolog, který spoluzaložil Eligo Bioscience, biotechnologickou společnost v Paříži. Výsledky byly vyhlášeny dnesPřírodazveřejněno.

Několik výzkumných týmů se pokusilo provést genetické změny střevních bakterií u myší, ale dosáhnout toho v těle bylo náročné. 4, 3, 2. Dosud editory bází, které zaměňují jednu nukleotidovou bázi za jinou – například převádějí A na G – bez porušení dvouřetězce DNA, nebyly schopny dostatečně modifikovat cílovou bakteriální populaci, aby byla účinná. Je to proto, že vektory, ve kterých byly dodány, cílily pouze na receptory běžné u bakterií kultivovaných v laboratoři.

Inovativní systém doručení

Aby překonali tyto překážky, Duportet a jeho kolegové zkonstruovali transportní vozidlo využívající složky bakteriofága – viru, který infikuje bakterie – k zacílení různýchE.coli-Cílové receptory exprimované ve střevním prostředí. Tento vektor nesl základní editor, specifickýE.coli- cílené na geny. Vědci také vylepšili systém, aby zabránili replikaci a šíření upravených genů.

Tým zavedl základní editor do myší a použil jej k vytvoření A vE.coli-Změna genu produkujícího β-laktamázy – enzymy, které podporují odolnost bakterií vůči různým typům antibiotik. Asi osm hodin po ošetření bylo upraveno přibližně 93 % cílových bakterií.

Výzkumníci poté upravili základní editor tak, aby byl aE.coli-Gen, který produkuje protein, o kterém se předpokládá, že hraje roli v několika neurodegenerativních a autoimunitních onemocněních. Podíl upravených bakterií byl asi 70 % tři týdny po léčbě. V laboratoři byli vědci také schopni použít nástroj k identifikaci kmenůE.coliaKlebsiella pneumoniaekterý může způsobit zápal plic. To naznačuje, že editační systém lze přizpůsobit různým bakteriálním kmenům a druhům.

Tento základní editační systém představuje „kritický pokrok“ ve vývoji nástrojů, které mohou modifikovat bakterie přímo ve střevě, říká Chase Beisel, chemický inženýr z Helmholtzova institutu pro výzkum infekcí založených na RNA ve Würzburgu v Německu. Studie „otevírá možnost úpravy mikrobů pro boj s nemocemi a zároveň brání šíření manipulované DNA,“ dodává.

Dalším krokem Duporteta a jeho kolegů je vývoj myších modelů s nemocemi způsobenými mikrobiomem, aby bylo možné měřit, zda mají specifické úpravy genů pozitivní dopad na jejich zdraví.