Tutkijat ovat suunnitelleet genominmuokkaustyökalun, joka voi hallita bakteeripopulaatiota Suoliston mikrobiomi elävistä hiiristä 1.

Työkalu – eräänlainen ”peruseditori” – muutti kohdegeeniä yli 90 prosentissa tapauksistaEscherichia colipesäke hiiren suolistossa ilman, että modifioitu geeni muodostaa mahdollisesti haitallisia kopioita itsestään. "Unelmoimme, että voimme tehdä tämän", sanoo Xavier Duportet, synteettinen biologi, joka oli yksi pariisilaisen bioteknologiayrityksen Eligo Biosciencen perustamisesta. Tulokset julkistettiin tänäänLuontojulkaistu.

Useat tutkimusryhmät ovat yrittäneet tehdä geneettisiä muutoksia hiirten suolistobakteereihin, mutta tämän saavuttaminen kehossa on ollut haastavaa. 4, 3, 2. Toistaiseksi emäseditorit, jotka vaihtavat yhden nukleotidiemäksen toiseen – esimerkiksi muuntavat A:n G:ksi – rikkomatta DNA:n kaksoisjuostetta, eivät ole kyenneet modifioimaan tarpeeksi kohdebakteeripopulaatiota ollakseen tehokkaita. Tämä johtuu siitä, että vektorit, joissa ne toimitettiin, kohdistuivat vain laboratoriossa viljellyissä bakteereissa yleisiin reseptoreihin.

Innovatiivinen toimitusjärjestelmä

Näiden esteiden voittamiseksi Duportet ja hänen kollegansa rakensivat kuljetusvälineen käyttämällä bakteriofagin - bakteereja tarttuvan viruksen - komponentteja erilaisten kohteiden kohdentamiseksi.E. coli- Kohdereseptorit, jotka ilmentyvät suoliston ympäristössä. Tällä vektorilla oli peruseditori, spesifinenE. coli- kohdistettuja geenejä. Tutkijat myös tarkensivat järjestelmää estääkseen muokattuja geenejä replikoitumasta ja leviämästä.

Tiimi esitteli peruseditorin hiirille ja käytti sitä A:n luomiseenE. coli-Vaihda geeni, joka tuottaa β-laktamaaseja – entsyymejä, jotka edistävät bakteerien vastustuskykyä erilaisille antibiooteille. Noin kahdeksan tuntia hoidon jälkeen noin 93 % kohteena olevista bakteereista muokattiin.

Sitten tutkijat mukauttivat peruseditorin niin, että se oli aE. coli-Geeni, joka tuottaa proteiinia, jolla uskotaan olevan rooli useissa neurodegeneratiivisissa ja autoimmuunisairauksissa. Muokattujen bakteerien osuus oli noin 70 % kolme viikkoa hoidon jälkeen. Laboratoriossa tutkijat pystyivät myös käyttämään työkalua kantojen tunnistamiseenE. colijaKlebsiella pneumoniaejoka voi aiheuttaa keuhkokuumeen. Tämä viittaa siihen, että muokkausjärjestelmä voidaan mukauttaa erilaisiin bakteerikantoihin ja lajeihin.

Tämä perusmuokkausjärjestelmä edustaa "kriittistä edistystä" sellaisten työkalujen kehittämisessä, jotka voivat muokata bakteereita suoraan suolistossa, sanoo Chase Beisel, kemian insinööri Helmholtz Institute for RNA-pohjaisesta infektiotutkimuksesta Würzburgissa, Saksassa. Tutkimus "avaa mahdollisuuden muokata mikrobeja torjumaan tauteja samalla kun estetään manipuloidun DNA:n leviäminen", hän lisää.

Duportetin ja hänen kollegoidensa seuraava askel on kehittää hiirimalleja, joilla on mikrobiomin aiheuttamia sairauksia, jotta voidaan mitata, onko tietyillä geenimuokkauksilla positiivinen vaikutus heidän terveyteensä.