A tudósok egy genomszerkesztő eszközt terveztek, amely képes szabályozni a baktériumpopulációt a A bél mikrobióma élő egerekről 1.

Az eszköz – egyfajta „alapszerkesztő” – az esetek több mint 90%-ában megváltoztatta a célgéntEscherichia colikolónia az egérbélben anélkül, hogy a módosított gén önmagából potenciálisan káros másolatokat alkotna. „Arról álmodoztunk, hogy képesek leszünk erre” – mondja Xavier Duportet, szintetikus biológus, az Eligo Bioscience párizsi biotechnológiai cég társalapítója. Az eredményeket ma hirdették kiTermészetközzétett.

Számos kutatócsoport kísérletet tett arra, hogy egerekben genetikai változtatásokat hajtson végre a bélbaktériumokban, de ennek megvalósítása a szervezetben kihívást jelentett. 4, 3, 2. Eddig azok az alapszerkesztők, amelyek az egyik nukleotid bázist egy másikra cserélik – például egy A-t G-vé alakítanak át – anélkül, hogy a DNS kettős szálát megtörnék, nem tudták elegendő mértékben módosítani a célbaktérium-populációt ahhoz, hogy hatékonyak legyenek. Ennek az az oka, hogy a vektorok, amelyekben bejutottak, csak a laboratóriumban tenyésztett baktériumokban gyakori receptorokat célozták meg.

Innovatív szállítási rendszer

Az akadályok leküzdésére Duportet és munkatársai egy szállítójárművet építettek egy bakteriofág – egy baktériumot megfertőző vírus – összetevőiből, hogy megcélozzák a különböző fertőzéseket.E. coli-A bélkörnyezetben kifejeződő célreceptorok. Ez a vektor tartalmazott egy alapszerkesztőt, a specifikusE. coli-gének célzott. A kutatók a rendszert is finomították, hogy megakadályozzák a szerkesztett gének replikációját és terjedését.

A csapat bevezette az alapszerkesztőt az egerekbe, és az A létrehozásához használtaE. coli-Változtassa meg a gént, amely β-laktamázokat termel – olyan enzimeket, amelyek elősegítik a baktériumok rezisztenciáját a különböző típusú antibiotikumokkal szemben. Körülbelül nyolc órával a kezelés után a megcélzott baktériumok körülbelül 93%-a szerkesztett volt.

A kutatók ezután úgy alakították át az alapszerkesztőt, hogy az aE. coli-Gén, amely olyan fehérjét termel, amelyről úgy gondolják, hogy szerepet játszik számos neurodegeneratív és autoimmun betegségben. A szerkesztett baktériumok aránya három héttel a kezelés után 70% körül volt. A laboratóriumban a tudósok az eszközt a törzsek azonosítására is használhattákE. coliésKlebsiella pneumoniaeami tüdőgyulladást okozhat. Ez arra utal, hogy a szerkesztő rendszer adaptálható különböző baktériumtörzsekhez és fajokhoz.

Chase Beisel, a németországi würzburgi Helmholtz RNS-alapú fertőzéskutató intézet vegyészmérnöke szerint ez az alapszerkesztő rendszer "kritikus előrelépést" jelent az olyan eszközök fejlesztésében, amelyek képesek közvetlenül a bélben módosítani a baktériumokat. A tanulmány "megnyitja a mikrobák szerkesztésének lehetőségét a betegségek elleni küzdelemben, miközben megakadályozza a manipulált DNS terjedését" - teszi hozzá.

Duportet és kollégái következő lépése a mikrobióm által okozott betegségekben szenvedő egérmodellek kifejlesztése annak mérésére, hogy a specifikus génszerkesztések pozitív hatással vannak-e az egészségükre.