Forskere har designet et genomredigeringsværktøj, der kan kontrollere bakteriepopulationen i Tarmmikrobiom af levende mus 1.

Værktøjet - en slags "base editor" - ændrede målgenet i mere end 90% af tilfældeneEscherichia colikoloni i musetarmen uden at det modificerede gen danner potentielt skadelige kopier af sig selv. "Vi drømte om at kunne gøre dette," siger Xavier Duportet, en syntetisk biolog, der var med til at stifte Eligo Bioscience, et bioteknologisk firma i Paris. Resultaterne blev offentliggjort i dagNaturoffentliggjort.

Adskillige forskerhold har forsøgt at lave genetiske ændringer i tarmbakterier hos mus, men at opnå dette i kroppen har været udfordrende. 4, 3, 2. Hidtil har baseeditorer, der bytter en nukleotidbase ud med en anden - for eksempel at konvertere et A til et G - uden at bryde DNA-dobbeltstrengen ikke været i stand til at modificere nok af målbakteriepopulationen til at være effektive. Dette skyldes, at de vektorer, hvori de blev leveret, kun målrettede receptorer, der er almindelige i bakterier dyrket i laboratoriet.

Innovativt leveringssystem

For at overvinde disse forhindringer konstruerede Duportet og hans kolleger et leveringsmiddel ved hjælp af komponenter af en bakteriofag - en virus, der inficerer bakterier - for at målrette forskelligeE.coli-Målreceptorer udtrykt i tarmmiljøet. Denne vektor bar en basiseditor, den specifikkeE.coli-gener målrettet. Forskerne forfinede også systemet for at forhindre de redigerede gener i at replikere og sprede sig.

Holdet introducerede basiseditoren i mus og brugte den til at skabe A iE.coli-Forandring af gen, der producerer β-lactamaser - enzymer, der fremmer bakteriel resistens over for forskellige typer antibiotika. Cirka otte timer efter behandlingen blev omkring 93 % af de målrettede bakterier redigeret.

Forskerne tilpassede derefter basiseditoren, så den var enE.coli-Gen, der producerer et protein, der menes at spille en rolle i flere neurodegenerative og autoimmune sygdomme. Andelen af ​​redigerede bakterier var omkring 70 % tre uger efter behandlingen. I laboratoriet kunne forskerne også bruge værktøjet til at identificere stammer afE.coliogKlebsiella pneumoniaesom kan forårsage lungebetændelse. Dette tyder på, at redigeringssystemet kan tilpasses til forskellige bakteriestammer og arter.

Dette basisredigeringssystem repræsenterer et "kritisk fremskridt" i udviklingen af ​​værktøjer, der kan modificere bakterier direkte i tarmen, siger Chase Beisel, en kemiingeniør ved Helmholtz Instituttet for RNA-baseret infektionsforskning i Würzburg, Tyskland. Undersøgelsen "åbner muligheden for at redigere mikrober for at bekæmpe sygdom og samtidig forhindre det manipulerede DNA i at sprede sig," tilføjer han.

Duportet og hans kollegers næste skridt er at udvikle musemodeller med sygdomme forårsaget af mikrobiomet for at måle, om specifikke genredigeringer har en positiv indvirkning på deres helbred.