Οι επιστήμονες έχουν σχεδιάσει ένα εργαλείο επεξεργασίας γονιδιώματος που μπορεί να ελέγξει τον βακτηριακό πληθυσμό στο Εντερικό μικροβίωμα των ζωντανών ποντικών 1.

Το εργαλείο – ένα είδος «επεξεργαστή βάσης» – άλλαξε το γονίδιο στόχο σε περισσότερο από το 90% των περιπτώσεωνEscherichia coliαποικία στο έντερο του ποντικού χωρίς το τροποποιημένο γονίδιο να σχηματίζει δυνητικά επιβλαβή αντίγραφα του εαυτού του. «Ονειρευόμασταν να μπορέσουμε να το κάνουμε αυτό», λέει ο Xavier Duportet, ένας συνθετικός βιολόγος που ίδρυσε την Eligo Bioscience, μια εταιρεία βιοτεχνολογίας στο Παρίσι. Τα αποτελέσματα ανακοινώθηκαν σήμεραΦύσηδημοσιευμένο.

Αρκετές ερευνητικές ομάδες προσπάθησαν να κάνουν γενετικές αλλαγές στα βακτήρια του εντέρου σε ποντίκια, αλλά η επίτευξή του στο σώμα ήταν πρόκληση. 4, 3, 2. Μέχρι στιγμής, οι συντάκτες βάσεων που ανταλλάσσουν μια βάση νουκλεοτιδίου με μια άλλη - για παράδειγμα, μετατρέποντας ένα Α σε G - χωρίς να σπάσουν τον διπλό κλώνο του DNA δεν μπόρεσαν να τροποποιήσουν αρκετό από τον βακτηριακό πληθυσμό στόχο για να είναι αποτελεσματικοί. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι φορείς στους οποίους χορηγήθηκαν στόχευαν μόνο υποδοχείς κοινούς σε βακτήρια που καλλιεργήθηκαν στο εργαστήριο.

Καινοτόμο σύστημα παράδοσης

Για να ξεπεράσουν αυτά τα εμπόδια, ο Duportet και οι συνεργάτες του κατασκεύασαν ένα όχημα παράδοσης χρησιμοποιώντας συστατικά ενός βακτηριοφάγου - έναν ιό που μολύνει βακτήρια - για να στοχεύσει διάφοραE.coli-Στόχοι υποδοχείς που εκφράζονται στο εντερικό περιβάλλον. Αυτό το διάνυσμα έφερε έναν βασικό επεξεργαστή, το συγκεκριμένοE.coli-στοχευμένα γονίδια. Οι ερευνητές βελτίωσαν επίσης το σύστημα για να αποτρέψουν την αναπαραγωγή και τη διάδοση των επεξεργασμένων γονιδίων.

Η ομάδα εισήγαγε τον βασικό επεξεργαστή σε ποντίκια και τον χρησιμοποίησε για να δημιουργήσει το A στοE.coli-Αλλαγή γονιδίου που παράγει β-λακταμάσες – ένζυμα που προάγουν την αντίσταση των βακτηρίων σε διάφορους τύπους αντιβιοτικών. Περίπου οκτώ ώρες μετά τη θεραπεία, περίπου το 93% των στοχευόμενων βακτηρίων υποβλήθηκαν σε επεξεργασία.

Στη συνέχεια, οι ερευνητές προσάρμοσαν τον βασικό επεξεργαστή έτσι ώστε να είναι αE.coli-Γονίδιο που παράγει μια πρωτεΐνη που θεωρείται ότι παίζει ρόλο σε αρκετές νευροεκφυλιστικές και αυτοάνοσες ασθένειες. Το ποσοστό των επεξεργασμένων βακτηρίων ήταν περίπου 70% τρεις εβδομάδες μετά τη θεραπεία. Στο εργαστήριο, οι επιστήμονες μπόρεσαν επίσης να χρησιμοποιήσουν το εργαλείο για να αναγνωρίσουν τα στελέχη τουE.coliκαιKlebsiella pneumoniaeπου μπορεί να προκαλέσει πνευμονία. Αυτό υποδηλώνει ότι το σύστημα επεξεργασίας μπορεί να προσαρμοστεί σε διαφορετικά βακτηριακά στελέχη και είδη.

Αυτό το βασικό σύστημα επεξεργασίας αντιπροσωπεύει μια "κρίσιμη πρόοδο" στην ανάπτυξη εργαλείων που μπορούν να τροποποιήσουν τα βακτήρια απευθείας στο έντερο, λέει ο Chase Beisel, χημικός μηχανικός στο Ινστιτούτο Helmholtz για την Έρευνα Λοιμώξεων με βάση το RNA στο Würzburg της Γερμανίας. Η μελέτη «ανοίγει τη δυνατότητα επεξεργασίας μικροβίων για την καταπολέμηση ασθενειών, αποτρέποντας ταυτόχρονα την εξάπλωση του τροποποιημένου DNA», προσθέτει.

Το επόμενο βήμα του Duportet και των συναδέλφων του είναι να αναπτύξουν μοντέλα ποντικιών με ασθένειες που προκαλούνται από το μικροβίωμα για να μετρήσουν εάν συγκεκριμένες τροποποιήσεις γονιδίων έχουν θετικό αντίκτυπο στην υγεία τους.