Znanstvenici su dizajnirali alat za uređivanje genoma koji može kontrolirati populaciju bakterija u Mikrobiom crijeva živih miševa 1.

Alat - neka vrsta "uređivača baze" - promijenio je ciljni gen u više od 90% slučajevaEscherichia colikolonija u crijevima miša bez modificiranog gena koji stvara svoje potencijalno štetne kopije. "Sanjali smo da možemo ovo učiniti", kaže Xavier Duportet, sintetički biolog koji je suosnivač Eligo Bioscience, biotehnološke tvrtke u Parizu. Rezultati su objavljeni danasPrirodaobjavljeno.

Nekoliko istraživačkih timova pokušalo je napraviti genetske promjene u crijevnim bakterijama kod miševa, ali postizanje toga u tijelu bilo je izazovno. 4, 3, 2. Do sada uređivači baza koji zamjenjuju jednu nukleotidnu bazu za drugu—na primjer, pretvarajući A u G—bez prekidanja dvostrukog lanca DNK nisu mogli modificirati dovoljno ciljane bakterijske populacije da bi bili učinkoviti. To je zato što vektori u kojima su isporučeni ciljaju samo na receptore uobičajene u bakterijama uzgojenim u laboratoriju.

Inovativni sustav isporuke

Kako bi prevladali ove prepreke, Duportet i njegovi kolege konstruirali su dostavno vozilo koristeći komponente bakteriofaga - virusa koji inficira bakterije - za ciljanje raznihE.coli-Ciljni receptori izraženi u crijevnom okruženju. Ovaj vektor nosio je osnovni editor, specifičanE.coli- ciljani geni. Istraživači su također poboljšali sustav kako bi spriječili repliciranje i širenje uređenih gena.

Tim je uveo uređivač baze u miševe i upotrijebio ga za stvaranje A uE.coli-Promjena gena koji proizvodi β-laktamaze – enzime koji potiču otpornost bakterija na različite vrste antibiotika. Oko osam sati nakon tretmana, oko 93% ciljanih bakterija je uređeno.

Istraživači su potom prilagodili uređivač baze tako da je bioE.coli-Gen koji proizvodi protein za koji se smatra da ima ulogu u nekoliko neurodegenerativnih i autoimunih bolesti. Udio uređenih bakterija bio je oko 70% tri tjedna nakon tretmana. U laboratoriju su znanstvenici također mogli koristiti alat za identifikaciju sojevaE.coliiKlebsiella pneumoniaešto može izazvati upalu pluća. Ovo sugerira da se sustav za uređivanje može prilagoditi različitim sojevima i vrstama bakterija.

Ovaj sustav za uređivanje baze predstavlja "kritični napredak" u razvoju alata koji mogu modificirati bakterije izravno u crijevima, kaže Chase Beisel, kemijski inženjer na Institutu Helmholtz za istraživanje infekcija temeljeno na RNK u Würzburgu, Njemačka. Studija "otvara mogućnost uređivanja mikroba za borbu protiv bolesti, dok istovremeno sprječava širenje manipulirane DNK", dodaje.

Sljedeći korak Duporteta i njegovih kolega je razviti modele miševa s bolestima uzrokovanim mikrobiomom kako bi se izmjerilo imaju li specifične izmjene gena pozitivan učinak na njihovo zdravlje.