Исследователи в Рокфеллеровском университете и их сотрудники работают над более умным антибиотиком. И в исследовании, которое будет издано 5 октября по своей природе Биотехнология, команда описывает ‘программируемую’ антибиотическую технику, которая выборочно предназначается для плохих ошибок, особенно те, которые питают гены устойчивости к антибиотикам, оставляя в покое другой, больше невинных микробов.«В экспериментах мы преуспели в том, чтобы инструктировать бактериальный фермент, известный как Cas9, предназначаться для конкретной последовательности ДНК и сократить его», говорит ведущий исследователь Лучано Марраффини, глава Лаборатории Бактериологии. «Этот отборный подход оставляет здоровое микробное сообщество неповрежденным, и наши эксперименты предполагают, что, делая, таким образом, Вы можете контролировать сопротивление и тем самым предотвратить определенные типы вторичных инфекций, устранив две серьезных опасности, связанные с лечением классическими антибиотиками».Новый подход мог, например, снизить риск разности C., тяжелую инфекцию двоеточия, вызванного Clostridium трудная бактерия, которая связана с длительными курсами резких антибиотиков и является растущей проблемой здравоохранения.
Фермент Cas9 – часть системы обороны что использование бактерий, чтобы защитить себя от вирусов. Команда поглотила эту бактериальную версию иммунной системы, известный как CRISPR (группируемый регулярно делал интервалы в коротких палиндромных повторениях), система, и повернул его против некоторых микробов. Системы CRISPR содержат уникальные генетические последовательности, названные распорными деталями, которые соответствуют последовательностям у вирусов. CRISPR-связанные ферменты, включая Cas9, используют эти последовательности распорной детали в качестве руководств, чтобы опознать и уничтожить вирусных захватчиков.
Исследователи смогли направить Cas9 на цели их решения техническими последовательностями распорной детали соответствовать бактериальным генам, тогда вставляющим эти последовательности в клетку наряду с геном Cas9. Собственное оборудование клетки тогда включает систему. В зависимости от местоположения цели в бактериальной клетке Cas9 может убить клетку, или это может уничтожить целевой ген. В некоторых случаях лечение может препятствовать тому, чтобы клетка приобрела сопротивление, они нашли.
«Мы ранее показали, что, если Cas9 запрограммирован с целью от бактериального генома, он убьет бактерии. Основываясь на той работе, мы выбрали последовательности руководства, которые позволили нам выборочно убить конкретный штамм микроба из смешанного населения», говорят первый автор Дэвид Бикард, бывший Рокфеллер postdoc, кто теперь в Институте Пастера в Париже.
В начальных экспериментах Bikard и коллеги были нацелены на растяжение общей кожи и дыхательного золотистого стафилококка бактерий, который является стойким к антибиотику kanamycin. Лечение Cas9, запрограммированным, чтобы предназначаться для части гена устойчивости, погибло большую часть стойкого Стафилококка, но оставило позади kanamycin-восприимчивый Стафилококк.Целенаправленный бактериальный геноцид – только один выбор. Бактерии разделяют гены, включая тех, которые присуждают устойчивость к лекарству, в форме колец ДНК, известной как плазмиды.
Во второй серии экспериментов исследователи повернули Cas9 на плазмидах предоставления крова сопротивления тетрациклина в штамме потенциально смертельного множественного лекарственного стойкого золотистого стафилококка бактерий (MRSA). Мало того, что стойкие клетки становились чувствительными к тетрациклину после того, как Cas9 разрушил плазмиды, но прибытие Cas9 в других клетках Стафилококка действовало как иммунизация, препятствуя тому, чтобы они брали несущие сопротивление плазмиды.
И, в заключительном наборе экспериментов, проводимых в сотрудничестве с Лабораторией Винсента Фишетти Бактериального Патогенеза и Иммунологии, временный преподаватель Чед Эйлер подтвердил их результаты пробирки на живущей коже, при помощи Cas9, чтобы выборочно убить kanamycin-стойкий Стафилококк, заражающий побрившие спины мышей.Несмотря на многообещающие результаты, системе доставки нужно улучшение. Исследователи использовали заражающие бактерии вирусы, чтобы ввести запрограммированные ферменты Cas9 в бактериальные клетки, но эти вирусы только нападают на определенные типы клеток. Ученые должны разработать менее отличительный метод доставки, прежде чем технология сможет использоваться, чтобы развивать новый класс антибиотиков, говорит Марраффини.
В дополнение к ее потенциалу как весьма необходимое новое оружие против стойких к препарату микробов новая система могла также использоваться, чтобы продвинуть исследование в области сложных популяций микробов в теле, о котором очень мало известно. «В человеческом теле есть огромные микробные сообщества», говорит Марраффини. «Программируемые ферменты Cas9 могут позволить проанализировать это население, устранив их участников, один за другим, и изучив эффекты».