Інструмент редагування генів CRISPR і резистентність

Інструмент редагування генів CRISPR і резистентність
Проблема резистентності до антибіотиків

Резистентність хвороботворних патогенів до існуючих антибіотиків є зростаючою проблемою, яка, за оцінками вчених, може поставити під загрозу життя мільйонів. Дослідники з Університету Вісконсін-Медісон і Каліфорнійського університету в Сан-Франциско для нового вивчення впливу антибіотиків застосували інструмент редагування генів.

«Нам потрібно з’ясувати нові слабкості цих бактерій», – говорить Джейсон Пітерс, який розробив систему. Техніка під назвою Mobile-CRISPRi дозволить вченим проводити скринінг функції антибіотиків широкого спектра дії.

В процесі форми бактеріального сексу (в разі появи загрози своєму існуванню бактерії здатні обмінюватися генами на горизонтальному рівні, що й назвали сексом між бактеріями) вчені передавали Mobile-CRISPRi зі звичайних лабораторних штамів різноманітним бактеріям, включаючи навіть маловивчених мікробів, що мешкають на сирній кірці. Ця простота перенесення робить техніку Mobile-CRISPRi корисною при вивченні бактерій, що викликають захворювання або, навпаки, сприяють зміцненню здоров’я.

Пітерс працював з Керол Гросс, Орен Розенбергом та іншими колегами, розробляючи Mobile-CRISPRi. Ця система знижує вироблення білка у цільових генів, дозволяючи вченим визначити, як антибіотики пригнічують ріст патогенних мікроорганізмів. Ці знання допоможуть при безпосередньому дослідженні антибіотикорезистентності.

Робота вчених про унікальне застосування молекулярного інструменту CRISPR була опублікована 7 січня о журналі Nature Microbiology. CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) – особливі локуси бактерій і архей, що складаються з прямих повторюваних послідовностей, які розділені унікальними послідовностями (спейсерами).

«Більшість науковців CRISPR пов’язують з редагуванням генів, – говорить Пітерс. – Але це не те, чим я займаюся».

Зазвичай система CRISPR націлюється на ген, в якому розрізає ДНК навпіл. Але Пітерс і його співробітники працювали з модифікованою формою CRISPR – CRISPRi. CRISPRi замість цього просто «сідає» на ДНК, блокуючи доступ інших білків до певного гену. Результатом стала знижена експресія гена і знижена кількість білка, який їм кодується.

Вчені дізналися, що якщо зменшити кількість білка, на яке націлений антибіотик, бактерії стають набагато більш чутливими до більш низьких рівнів препарату – що свідчить про зв’язок між геном і препаратом. Таким чином, тисячі генів одночасно можуть бути піддані скринінгу в якості потенційних мішеней для антибіотиків, допомагаючи вченим дізнатися, як працює той чи інший антибіотик, і як поліпшити його дію.

Щоб зробити CRISPRi мобільним, вчені розробили метод перенесення системи зі звичайних лабораторних моделей на зразок кишкової палички хвороботворним видам, які часто вивчати важче. Команда Пітерса скористалася кон’югацією (один з природних способів обміну ДНК) між бактеріями.

«Ви просто змішуєте бактерії разом і все виходить, – говорить Пітерс. – Простіше не буває».

Використовуючи кон’югацію, команда Пітерса передала Mobile-CRISPRi патогенам Pseudomonas, Salmonella, Staphylococcus, Listeria та ін.

«Це означає, що тепер можна вивчати, як антибіотики безпосередньо впливають на ці патогени, – говорить Пітерс. – Так ми зможемо краще дізнатися, як ці препарати впливають на різні організми і, можливо, зробимо їх кращими».

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*