Zinātnieki ir izstrādājuši genoma rediģēšanas rīku, kas var kontrolēt baktēriju populāciju Zarnu mikrobioms dzīvām pelēm 1.

Rīks - sava veida "bāzes redaktors" - mainīja mērķa gēnu vairāk nekā 90% gadījumuEscherichia colikolonija peles zarnās, modificētajam gēnam neveidojot potenciāli kaitīgas sevis kopijas. "Mēs sapņojām par iespēju to paveikt," saka Ksavjers Duportē, sintētiskais biologs, kurš līdzdibināja Parīzes biotehnoloģiju uzņēmumu Eligo Bioscience. Rezultāti tika paziņoti šodienDabapublicēts.

Vairākas pētnieku grupas ir mēģinājušas veikt ģenētiskas izmaiņas zarnu baktērijās pelēm, taču to sasniegšana organismā ir bijusi sarežģīta. 4, 3, 2. Līdz šim bāzes redaktori, kas apmaina vienu nukleotīdu bāzi pret citu, piemēram, pārvērš A par G, nepārkāpjot DNS dubulto virkni, nav spējuši pietiekami modificēt mērķa baktēriju populāciju, lai tā būtu efektīva. Tas ir tāpēc, ka vektori, kuros tie tika piegādāti, bija vērsti tikai uz receptoriem, kas izplatīti laboratorijā kultivētajās baktērijās.

Inovatīva piegādes sistēma

Lai pārvarētu šos šķēršļus, Duportets un viņa kolēģi izveidoja piegādes transportlīdzekli, izmantojot bakteriofāga - vīrusa, kas inficē baktērijas - sastāvdaļas, lai mērķētu uz dažādāmE.coli-Mērķa receptori, kas izteikti zarnu vidē. Šim vektoram bija bāzes redaktors, specifiskaisE.coli-mērķēti uz gēniem. Pētnieki arī uzlaboja sistēmu, lai novērstu rediģēto gēnu atkārtošanos un izplatīšanos.

Komanda ieviesa bāzes redaktoru pelēm un izmantoja to, lai izveidotu AE.coli-Mainīt gēnu, kas ražo β-laktamāzes – fermentus, kas veicina baktēriju rezistenci pret dažāda veida antibiotikām. Apmēram astoņas stundas pēc apstrādes tika rediģēti aptuveni 93% mērķa baktēriju.

Pēc tam pētnieki pielāgoja bāzes redaktoru tā, lai tas būtu aE.coli-Gēns, kas ražo proteīnu, kam, domājams, ir nozīme vairākās neirodeģeneratīvās un autoimūnās slimībās. Rediģēto baktēriju īpatsvars trīs nedēļas pēc ārstēšanas bija aptuveni 70%. Laboratorijā zinātnieki varēja arī izmantot rīku, lai identificētu celmusE.coliunKlebsiella pneumoniaekas var izraisīt pneimoniju. Tas liecina, ka rediģēšanas sistēmu var pielāgot dažādiem baktēriju celmiem un sugām.

Šī bāzes rediģēšanas sistēma ir "kritisks progress" tādu rīku izstrādē, kas var modificēt baktērijas tieši zarnās, saka Čeiss Beisels, Helmholtz RNS infekciju pētījumu institūta ķīmijas inženieris Vircburgā, Vācijā. Pētījums "paver iespēju rediģēt mikrobus, lai cīnītos pret slimībām, vienlaikus novēršot manipulētās DNS izplatīšanos," viņš piebilst.

Duportet un viņa kolēģu nākamais solis ir izstrādāt peles modeļus ar slimībām, ko izraisa mikrobioms, lai noteiktu, vai konkrētiem gēnu labojumiem ir pozitīva ietekme uz viņu veselību.