Gli scienziati hanno progettato uno strumento di modifica del genoma in grado di controllare la popolazione batterica nel Microbioma intestinale di topi vivi 1.

Lo strumento – una sorta di “editor di base” – ha cambiato il gene bersaglio in oltre il 90% dei casiEscherichia colicolonia nell'intestino del topo senza che il gene modificato formi copie potenzialmente dannose di se stesso. "Sognavamo di poterlo fare", afferma Xavier Duportet, un biologo sintetico che ha co-fondato Eligo Bioscience, una società di biotecnologia a Parigi. I risultati sono stati annunciati oggiNaturapubblicato.

Diversi gruppi di ricerca hanno tentato di apportare modifiche genetiche ai batteri intestinali nei topi, ma ottenere questo risultato nel corpo è stato impegnativo. 4, 3, 2. Finora, gli editor di basi che scambiano una base nucleotidica con un’altra – ad esempio convertendo una A in una G – senza rompere il doppio filamento del DNA non sono stati in grado di modificare una quantità sufficiente della popolazione batterica bersaglio per essere efficaci. Questo perché i vettori in cui sono stati consegnati miravano solo ai recettori comuni nei batteri coltivati ​​in laboratorio.

Sistema di consegna innovativo

Per superare questi ostacoli, Duportet e i suoi colleghi hanno costruito un veicolo di consegna utilizzando componenti di un batteriofago, un virus che infetta i batteri, per colpire variE.coli-Recettori bersaglio espressi nell'ambiente intestinale. Questo vettore trasportava un editor di base, lo specificE.coli-geni presi di mira. I ricercatori hanno inoltre perfezionato il sistema per impedire la replicazione e la diffusione dei geni modificati.

Il team ha introdotto l'editor di base nei topi e lo ha utilizzato per creare A nel fileE.coli-Cambia gene che produce β-lattamasi – enzimi che promuovono la resistenza batterica a vari tipi di antibiotici. Circa otto ore dopo il trattamento, circa il 93% dei batteri presi di mira è stato modificato.

I ricercatori hanno quindi adattato l'editor di base in modo che fosse un fileE.coli-Gene che produce una proteina che si ritiene abbia un ruolo in diverse malattie neurodegenerative e autoimmuni. La percentuale di batteri modificati era di circa il 70% tre settimane dopo il trattamento. In laboratorio, gli scienziati hanno anche potuto utilizzare lo strumento per identificare i ceppi diE.coliEKlebsiella pneumoniaeche può causare polmonite. Ciò suggerisce che il sistema di editing può essere adattato a diversi ceppi e specie batteriche.

Questo sistema di editing di base rappresenta un “progresso fondamentale” nello sviluppo di strumenti in grado di modificare i batteri direttamente nell’intestino, afferma Chase Beisel, ingegnere chimico presso l’Istituto Helmholtz per la ricerca sulle infezioni basate sull’RNA di Würzburg, in Germania. Lo studio "apre la possibilità di modificare i microbi per combattere le malattie impedendo al tempo stesso la diffusione del DNA manipolato", aggiunge.

Il prossimo passo di Duportet e dei suoi colleghi sarà quello di sviluppare modelli murini con malattie causate dal microbioma per misurare se specifiche modifiche genetiche hanno un impatto positivo sulla loro salute.