УЧЕНЫЕ ОТРЕДАКТИРОВАЛИ ДНК БАКТЕРИЙ В КИШЕЧНИКЕ МЫШЕЙ

12 июля 2024

Автор: Мария Молодова

Автор изображения: Радхика Патнала, Sci-Illustrate

Ученые из Парижской биотехнологической компании Eligo Bioscience разработали инструмент для редактирования генома бактерий прямо в кишечнике живых мышей. Технология позволяет точечно «настраивать» микробиом, что открывает новые возможности для терапии воспалительных, аутоиммунных, онкологических и других заболеваний.

Введение

Микроорганизмы, живущие в человеческом теле и на его поверхности, значительно влияют на здоровье: на воспалительные заболевания кишечника, противоопухолевый иммунитет, психику. Поэтому направленное изменение микробиома может помочь в борьбе с многими заболеваниями. Например, можно скорректировать состав бактериального сообщества или «отключить» вредоносные бактериальные гены путем редактирования ДНК. Но до сих пор все манипуляции с ДНК проводили вне животного-хозяина, а затем просто «подсаживали» ему бактерии. В новом исследовании, опубликованном в Nature, ученые из Парижской биотехнологической компании Eligo Bioscience впервые изменили генетическую структуру микробиома прямо в кишечнике мышей.

Микробиом: невидимые компаньоны

Не убить, а «обезоружить»

Несколько исследовательских групп уже использовали инструмент редактирования генома CRISPR-Cas для уничтожения вредных бактерий в кишечнике мышей [1, 2, 3]. Но команда ученых из Eligo Bioscience нашла другое решение: отредактировать геном бактерий кишечника, не убивая их. По словам главы компании Ксавьера Дюпорте, это позволит «нивелировать патогенные свойства бактерий, оставив сами бактерии на месте». Полностью уничтожить бактерию, которая занимает определенную нишу в микробном сообществе, может быть очень сложно. Поэтому «лучшей стратегией будет не убить ее, а “обезоружить"».

Для редактирования генома авторы статьи использовали «редактор оснований». Это инструмент на основе CRISPR-Cas, который может исправить одно азотистое основание на другое — например, превращает A в G — без разрыва цепи ДНК. Однако «редактор оснований» до сих пор удавалось эффективно доставить только в лабораторные, а не природные, штаммы бактерий.

Инновационная система доставки

Чтобы решить эту проблему, для доставки «редактора» в клетки бактерий команда создала искусственно модифицированный бактериофаг — вирус бактерий, который связывался с рецепторами именно «природной» кишечной палочки. В ДНК такого бактериофага закодированы генетические компоненты «редактора оснований», «нацеленного» на редактирование определенных бактериальных генов. Исследователи также усовершенствовали систему, чтобы после доставки в клетку ДНК бактериофага не удваивалась и не распространялась дальше по популяции бактерий.
Бактериофаг вводит свою ДНК в клетку бактерии (схема)
Источник: [4]
Ученые ввели «редактор оснований» в организм мышей и использовали его для «отключения» гена β-лактамазы — фермента, обуславливающего устойчивость бактерий к нескольким антибиотикам, например, пенициллину. Уже через восемь часов 93% популяции кишечной палочки оказались отредактированы. Отредактированные бактерии оставались в кишечнике в течение еще как минимум 42 дней.

Авторы успешно применили новый инструмент для «отключения» еще одного вредоносного гена «природной» кишечной палочки у мышей, а также нескольких генов вызывающей пневмонию бактерии клебсиеллы — уже в лабораторных условиях. Это говорит о том, что новую систему редактирования можно адаптировать для борьбы с различными видами и штаммами бактерий. Следующая задача для Дюпорте и его команды — создать мышиные модели заболеваний, связанных с дисбалансом микробиома, и выявить, редактирование каких генов поможет в их лечении.

Эта работа «открывает новую эру микробиомной инженерии», — отмечает Родольф Баррангу, главный редактор CRISPR Journal. Чейз Бейзел, инженер-химик из Института Гельмгольца добавляет, что новая технология «позволяет редактировать микроорганизмы для борьбы с болезнями, при этом не допуская распространение трансгенной ДНК».
ПОДЕЛИТЕСЬ В СОЦСЕТЯХ!
Мессенджеры
Отправляйте нам! Узнайте подробнее в мессенджерах или напишите нам на сайте
Задать вопрос на сайте

У ВАС ЕСТЬ МАТЕРИАЛЫ, КОТОРЫМИ ВЫ ХОТЕЛИ БЫ ПОДЕЛИТЬСЯ?

Made on
Tilda