Znanstveniki so oblikovali orodje za urejanje genoma, ki lahko nadzoruje populacijo bakterij v Črevesni mikrobiom živih miši 1.

Orodje – nekakšen »urejevalnik baz« – je spremenilo ciljni gen v več kot 90 % primerovEscherichia colikolonija v mišjem črevesju brez modificiranega gena, ki tvori potencialno škodljive kopije samega sebe. "Sanjali smo o tem, da bi to lahko naredili," pravi Xavier Duportet, sintetični biolog, ki je soustanovil Eligo Bioscience, biotehnološko podjetje v Parizu. Rezultati so bili objavljeni danesNaravaobjavljeno.

Več raziskovalnih skupin je poskušalo narediti genetske spremembe v črevesnih bakterijah pri miših, vendar je bilo doseganje tega v telesu izziv. 4, 3, 2. Doslej urejevalniki baz, ki zamenjajo eno nukleotidno bazo za drugo – na primer pretvorbo A v G – brez prekinitve dvojne verige DNA, niso mogli dovolj spremeniti ciljne bakterijske populacije, da bi bili učinkoviti. To je zato, ker vektorji, v katerih so bili dostavljeni, ciljajo samo na receptorje, ki so običajni pri bakterijah, gojenih v laboratoriju.

Inovativen sistem dostave

Da bi premagali te ovire, so Duportet in njegovi kolegi izdelali dostavno vozilo s komponentami bakteriofaga – virusa, ki okuži bakterije – za ciljanje na različneE.coli-Tarčni receptorji izraženi v črevesnem okolju. Ta vektor je nosil osnovni urejevalnik, specifičenE.coli- ciljani geni. Raziskovalci so tudi izboljšali sistem, da bi preprečili razmnoževanje in širjenje urejenih genov.

Ekipa je uvedla osnovni urejevalnik v miške in ga uporabila za ustvarjanje A vE.coli-Spremeni gen, ki proizvaja β-laktamaze – encime, ki spodbujajo odpornost bakterij na različne vrste antibiotikov. Približno osem ur po zdravljenju je bilo urejenih okoli 93 % ciljnih bakterij.

Raziskovalci so nato prilagodili osnovni urejevalnik, tako da je bil aE.coli-Gen, ki proizvaja beljakovino, za katero se domneva, da igra vlogo pri številnih nevrodegenerativnih in avtoimunskih boleznih. Delež spremenjenih bakterij je bil tri tedne po zdravljenju okoli 70 %. V laboratoriju so lahko znanstveniki orodje uporabili tudi za identifikacijo sevovE.coliinKlebsiella pneumoniaeki lahko povzroči pljučnico. To nakazuje, da je sistem urejanja mogoče prilagoditi različnim sevom in vrstam bakterij.

Ta osnovni sistem za urejanje predstavlja "kritičen napredek" pri razvoju orodij, ki lahko spremenijo bakterije neposredno v črevesju, pravi Chase Beisel, kemijski inženir na Inštitutu Helmholtz za raziskave okužb na osnovi RNK v Würzburgu v Nemčiji. Študija "odpira možnost urejanja mikrobov za boj proti boleznim, hkrati pa preprečuje širjenje manipulirane DNK," dodaja.

Naslednji korak Duporteta in njegovih kolegov je razviti modele miši z boleznimi, ki jih povzroča mikrobiom, da bi izmerili, ali imajo določene spremembe genov pozitiven vpliv na njihovo zdravje.