Vedci navrhli nástroj na úpravu genómu, ktorý dokáže kontrolovať populáciu baktérií v Črevný mikrobióm živých myší 1.

Nástroj – akýsi „základný editor“ – zmenil cieľový gén vo viac ako 90 % prípadovEscherichia colikolónie v čreve myši bez toho, aby modifikovaný gén vytváral potenciálne škodlivé kópie seba samého. „Snívali sme o tom, že to dokážeme,“ hovorí Xavier Duportet, syntetický biológ, ktorý spoluzakladal Eligo Bioscience, biotechnologickú spoločnosť v Paríži. Dnes boli vyhlásené výsledkyPrírodazverejnené.

Niekoľko výskumných tímov sa pokúsilo vykonať genetické zmeny črevných baktérií u myší, ale dosiahnuť to v tele bolo náročné. 4, 3, 2. Doteraz editory báz, ktoré zamieňajú jednu nukleotidovú bázu za inú – napríklad konvertujú A na G – bez porušenia dvojvlákna DNA, neboli schopné dostatočne modifikovať cieľovú bakteriálnu populáciu, aby bola účinná. Je to preto, že vektory, v ktorých boli dodané, sa zameriavali iba na receptory bežné v baktériách kultivovaných v laboratóriu.

Inovatívny systém doručovania

Na prekonanie týchto prekážok Duportet a jeho kolegovia skonštruovali transportné vozidlo s použitím komponentov bakteriofága - vírusu, ktorý infikuje baktérie - na zacielenie rôznychE.coli-Cieľové receptory exprimované v črevnom prostredí. Tento vektor niesol základný editor, špecifickýE.coli- cielené na gény. Výskumníci tiež vylepšili systém, aby zabránili replikácii a šíreniu upravených génov.

Tím zaviedol základný editor do myší a použil ho na vytvorenie A vE.coli-Zmeňte gén, ktorý produkuje β-laktamázy – enzýmy, ktoré podporujú odolnosť baktérií voči rôznym typom antibiotík. Asi osem hodín po ošetrení bolo upravených približne 93 % cieľových baktérií.

Vedci potom upravili základný editor tak, aby bol aE.coli-Gén, ktorý produkuje proteín, o ktorom sa predpokladá, že hrá úlohu pri niekoľkých neurodegeneratívnych a autoimunitných ochoreniach. Podiel upravených baktérií bol približne 70 % tri týždne po liečbe. V laboratóriu boli vedci tiež schopní použiť tento nástroj na identifikáciu kmeňovE.coliaKlebsiella pneumoniaečo môže spôsobiť zápal pľúc. To naznačuje, že editačný systém môže byť prispôsobený rôznym bakteriálnym kmeňom a druhom.

Tento základný editačný systém predstavuje „kritický pokrok“ vo vývoji nástrojov, ktoré dokážu modifikovať baktérie priamo v čreve, hovorí Chase Beisel, chemický inžinier z Helmholtzovho inštitútu pre výskum infekcií založených na RNA vo Würzburgu v Nemecku. Štúdia „otvára možnosť úpravy mikróbov na boj proti chorobám a zároveň zabraňuje šíreniu manipulovanej DNA,“ dodáva.

Ďalším krokom Duporteta a jeho kolegov je vyvinúť myšacie modely s chorobami spôsobenými mikrobiómom, aby sa zmeralo, či špecifické úpravy génov majú pozitívny vplyv na ich zdravie.