Mokslininkai sukūrė genomo redagavimo įrankį, kuris gali kontroliuoti bakterijų populiaciją Žarnyno mikrobiomas gyvų pelių 1.

Įrankis - savotiškas "bazinis redaktorius" - pakeitė tikslinį geną daugiau nei 90% atvejųEscherichia colikolonija pelės žarnyne, kai modifikuotas genas nesudaro potencialiai kenksmingų savo kopijų. „Svajojome, kad galėsime tai padaryti“, – sako Xavier Duportet, sintetinių medžiagų biologas, vienas iš Paryžiaus biotechnologijų bendrovės Eligo Bioscience įkūrėjų. Šiandien paskelbti rezultataiGamtapaskelbta.

Kelios tyrimų grupės bandė atlikti genetinius pelių žarnyno bakterijų pokyčius, tačiau tai pasiekti organizme buvo sudėtinga. 4, 3, 2. Iki šiol baziniai redaktoriai, pakeičiantys vieną nukleotidų bazę kita, pavyzdžiui, paverčiantys A į G, nepažeisdami dvigubos DNR grandinės, nesugebėjo pakankamai modifikuoti tikslinės bakterijų populiacijos, kad būtų veiksmingos. Taip yra todėl, kad vektoriai, kuriuose jie buvo pristatyti, buvo nukreipti tik į receptorius, įprastus laboratorijoje auginamose bakterijose.

Inovatyvi pristatymo sistema

Siekdamas įveikti šias kliūtis, Duportetas ir jo kolegos sukonstravo pristatymo transporto priemonę, naudodamas bakteriofago – viruso, kuris užkrečia bakterijas – komponentus, skirtus įvairiems tikslams.E.coli- Tiksliniai receptoriai, išreikšti žarnyno aplinkoje. Šis vektorius turėjo pagrindinį redaktorių, specifinįE.coli- nukreipti į genus. Mokslininkai taip pat patobulino sistemą, kad neleistų redaguotiems genams daugintis ir plisti.

Komanda pristatė pagrindinį redaktorių pelėms ir panaudojo jį kurdama AE.coli-Pakeisti geną, gaminantį β-laktamazes – fermentus, skatinančius bakterijų atsparumą įvairių tipų antibiotikams. Praėjus maždaug aštuonioms valandoms po gydymo, maždaug 93% tikslinių bakterijų buvo suredaguoti.

Tada mokslininkai pritaikė pagrindinį redaktorių, kad jis būtų aE.coli-Genas, gaminantis baltymą, kuris, kaip manoma, vaidina svarbų vaidmenį sergant keliomis neurodegeneracinėmis ir autoimuninėmis ligomis. Redaguotų bakterijų dalis buvo maždaug 70% praėjus trims savaitėms po gydymo. Laboratorijoje mokslininkai taip pat galėjo naudoti įrankį, kad nustatytų padermesE.coliirKlebsiella pneumoniaekurie gali sukelti pneumoniją. Tai rodo, kad redagavimo sistema gali būti pritaikyta skirtingoms bakterijų padermėms ir rūšims.

Ši bazinė redagavimo sistema yra „kritinė pažanga“ kuriant įrankius, galinčius tiesiogiai modifikuoti bakterijas žarnyne, sako Chase'as Beiselis, chemijos inžinierius iš Helmholtzo RNR pagrįsto infekcijų tyrimų instituto Viurcburge, Vokietijoje. Tyrimas „atveria galimybę redaguoti mikrobus kovojant su ligomis, tuo pačiu užkertant kelią manipuliuojamai DNR plitimui“, – priduria jis.

Kitas Duportet ir jo kolegų žingsnis yra sukurti pelių modelius su ligomis, kurias sukelia mikrobiomas, siekiant įvertinti, ar specifiniai genų pakeitimai daro teigiamą poveikį jų sveikatai.