兩種消滅耐藥細菌的新方法
上傳日期：2014-10-15 10:30:16 瀏覽次數(shù)：8239 次
麻省理工學院生物工程和電子工程及計算機科學系副教授Timothy Lu帶領(lǐng)的科研團隊近期在Nature Biotechnology和Proceedings of the National Academy of Sciences上發(fā)表了消除抗藥型細菌的新方法。
近年來，新的細菌株系不斷出現(xiàn)，它們甚至能抵抗最強效的抗生素。在美國，每年有200萬人受到包括抗藥型結(jié)核菌和葡萄球菌在內(nèi)的超級細菌的感染，至少2.3萬人因此喪命。盡管對新的治療方法有著迫切的需求，過去幾十年間研究人員只發(fā)現(xiàn)了極少新型抗生素。多數(shù)抗生素通過干擾關(guān)鍵性的功能（如細胞分裂或蛋白合成）發(fā)揮作用。然而，一些難以對付的細菌，已經(jīng)進化到無法用現(xiàn)有的藥物治療的程度。
研究人員對這些超級細菌采用了兩種強大的新型武器：CRISPR基因編輯系統(tǒng)和CombiGEM遺傳掃瞄系統(tǒng)。CRISPR系統(tǒng)包含一組幫助細菌抵抗噬菌體（感染細菌的病毒）的蛋白，其中的DNA剪切酶Cas9與研究人員設(shè)計的靶向特定抗藥基因（包括編碼NDM-1酶、SHV-18以及大腸桿菌種的一個毒力因子的基因）序列的短RNA引導鏈結(jié)合，通過研究人員構(gòu)建的兩種載體（攜帶CRISPR基因的細菌工程菌和噬菌體顆粒）將其轉(zhuǎn)入細菌中，特異性剪切抗藥性和致病性的基因，使之失活，從而選擇性地殺死帶有有害基因的細菌。
經(jīng)證實，CRISPR能特異性地殺死至少99%的帶有NDM-1的細菌。此外，還可以利用CRISPR系統(tǒng)根據(jù)遺傳標記從多種多樣的菌群中選擇性清除特定細菌，開辟了“微生物編輯”在抗菌應用之外的潛能。另一種方法CombiGEM通過基因組合發(fā)揮協(xié)同作用以增加細菌對抗生素的敏感性。研究人員構(gòu)建了由34000對編碼轉(zhuǎn)錄因子的細菌基因組成的基因庫，將其轉(zhuǎn)入抗藥型細菌中，針對每種抗生素，他們檢測出能將靶細菌殺傷效應提高1萬至100萬倍的基因組合。CombiGEM還可以用三種或者四種基因的組合來進一步提高效力，并用于多因子復雜表型，如干細胞分化、癌癥以及合成回路。Lu認為，如果能找到一種安全有效的方法來傳遞基因，基因本身就能用于治療。
目前研究人員正在進行CRISPR系統(tǒng)的小鼠實驗和CombiGEM基因組合發(fā)揮作用的機制研究，以研發(fā)和設(shè)計新藥，解除抗藥型細菌帶來的日益增長的危機。（來源：生命科學研究快報）
近年來，新的細菌株系不斷出現(xiàn)，它們甚至能抵抗最強效的抗生素。在美國，每年有200萬人受到包括抗藥型結(jié)核菌和葡萄球菌在內(nèi)的超級細菌的感染，至少2.3萬人因此喪命。盡管對新的治療方法有著迫切的需求，過去幾十年間研究人員只發(fā)現(xiàn)了極少新型抗生素。多數(shù)抗生素通過干擾關(guān)鍵性的功能（如細胞分裂或蛋白合成）發(fā)揮作用。然而，一些難以對付的細菌，已經(jīng)進化到無法用現(xiàn)有的藥物治療的程度。
研究人員對這些超級細菌采用了兩種強大的新型武器：CRISPR基因編輯系統(tǒng)和CombiGEM遺傳掃瞄系統(tǒng)。CRISPR系統(tǒng)包含一組幫助細菌抵抗噬菌體（感染細菌的病毒）的蛋白，其中的DNA剪切酶Cas9與研究人員設(shè)計的靶向特定抗藥基因（包括編碼NDM-1酶、SHV-18以及大腸桿菌種的一個毒力因子的基因）序列的短RNA引導鏈結(jié)合，通過研究人員構(gòu)建的兩種載體（攜帶CRISPR基因的細菌工程菌和噬菌體顆粒）將其轉(zhuǎn)入細菌中，特異性剪切抗藥性和致病性的基因，使之失活，從而選擇性地殺死帶有有害基因的細菌。
經(jīng)證實，CRISPR能特異性地殺死至少99%的帶有NDM-1的細菌。此外，還可以利用CRISPR系統(tǒng)根據(jù)遺傳標記從多種多樣的菌群中選擇性清除特定細菌，開辟了“微生物編輯”在抗菌應用之外的潛能。另一種方法CombiGEM通過基因組合發(fā)揮協(xié)同作用以增加細菌對抗生素的敏感性。研究人員構(gòu)建了由34000對編碼轉(zhuǎn)錄因子的細菌基因組成的基因庫，將其轉(zhuǎn)入抗藥型細菌中，針對每種抗生素，他們檢測出能將靶細菌殺傷效應提高1萬至100萬倍的基因組合。CombiGEM還可以用三種或者四種基因的組合來進一步提高效力，并用于多因子復雜表型，如干細胞分化、癌癥以及合成回路。Lu認為，如果能找到一種安全有效的方法來傳遞基因，基因本身就能用于治療。
目前研究人員正在進行CRISPR系統(tǒng)的小鼠實驗和CombiGEM基因組合發(fā)揮作用的機制研究，以研發(fā)和設(shè)計新藥，解除抗藥型細菌帶來的日益增長的危機。（來源：生命科學研究快報）
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