Naukowcy opracowali narzędzie do edycji genomu, które może kontrolować populację bakterii w... Mikrobiom jelitowy żywych myszy 1.

Narzędzie – swego rodzaju „edytor bazowy” – zmieniało docelowy gen w ponad 90% przypadkówEscherichia colikolonię w jelicie myszy bez zmodyfikowanego genu, tworząc potencjalnie szkodliwe kopie siebie. „Marzyliśmy, żeby to zrobić” – mówi Xavier Duportet, biolog syntetyczny, który jest współzałożycielem Eligo Bioscience, firmy biotechnologicznej w Paryżu. Wyniki ogłoszono dzisiajNaturaopublikowany.

Kilka zespołów badawczych próbowało wprowadzić zmiany genetyczne w bakteriach jelitowych u myszy, ale osiągnięcie tego w organizmie okazało się wyzwaniem. 4, 3, 2. Jak dotąd redaktorzy zasad, którzy zamieniają jedną zasadę nukleotydową na inną – na przykład przekształcając A w G – bez rozrywania podwójnej nici DNA, nie byli w stanie zmodyfikować wystarczającej liczby docelowej populacji bakterii, aby były skuteczne. Dzieje się tak, ponieważ wektory, w których je dostarczono, celują wyłącznie w receptory powszechne w bakteriach hodowanych w laboratorium.

Innowacyjny system dostawy

Aby pokonać te przeszkody, Duportet i jego współpracownicy skonstruowali pojazd dostarczający, wykorzystując składniki bakteriofaga – wirusa infekującego bakterie – do atakowania różnychE.coli-Receptory docelowe ulegające ekspresji w środowisku jelitowym. Ten wektor zawierał podstawowy edytor, specyficznyE.coli-geny docelowe. Naukowcy udoskonalili także system, aby zapobiec replikacji i rozprzestrzenianiu się edytowanych genów.

Zespół wprowadził myszom podstawowy edytor i użył go do utworzenia A w plikuE.coli-Zmień gen wytwarzający β-laktamazy – enzymy, które promują oporność bakterii na różnego rodzaju antybiotyki. Około ośmiu godzin po zabiegu edytowano około 93% docelowych bakterii.

Następnie badacze zaadaptowali podstawowy edytor tak, aby był to plikE.coli-Gen wytwarzający białko, które, jak się uważa, odgrywa rolę w kilku chorobach neurodegeneracyjnych i autoimmunologicznych. Trzy tygodnie po zabiegu odsetek edytowanych bakterii wynosił około 70%. W laboratorium naukowcom udało się również wykorzystać to narzędzie do identyfikacji szczepów wirusaE.coliIKlebsiella pneumoniaeco może powodować zapalenie płuc. Sugeruje to, że system edycji można dostosować do różnych szczepów i gatunków bakterii.

Ten podstawowy system edycji stanowi „krytyczny postęp” w opracowywaniu narzędzi, które mogą modyfikować bakterie bezpośrednio w jelitach, mówi Chase Beisel, inżynier chemik w Instytucie Helmholtza ds. Badań nad Infekcjami opartymi na RNA w Würzburgu w Niemczech. Badanie „otwiera możliwość edycji drobnoustrojów w celu zwalczania chorób, jednocześnie zapobiegając rozprzestrzenianiu się zmanipulowanego DNA” – dodaje.

Następnym krokiem Duporteta i jego współpracowników jest opracowanie modeli myszy z chorobami wywoływanymi przez mikrobiom, aby zmierzyć, czy określone modyfikacje genów mają pozytywny wpływ na ich zdrowie.