对抗超级细菌

近年来,新出现的菌株,抵制甚至最强大的抗生素。每年,这些超级细菌,包括耐药性结核病和葡萄球菌,全国超过200万人,感染并杀死至少23000。尽管迫切需要新的治疗方法,科学家们发现很少的新类抗生素在过去的十年。

麻省理工学院的工程师们对这些超级细菌现在变成了一个强大的新武器。使用基因编辑系统,可以禁用任何目标基因,他们已经表明,可以选择性地杀死细菌携带有害基因赋予抗生素耐药性或导致疾病。

由蒂莫西·卢副教授的生物工程和电气工程和计算机科学,研究人员描述了他们的研究结果在9月21日出版的《自然生物科技。上个月,陆的实验室报告不同的方法应对耐药细菌通过识别基因的组合,共同努力,使细菌更容易抗生素。

陆希望两种技术都将导致新药物来帮助对抗耐药细菌带来的危机。

“这是一个非常重要的时刻有越来越少的新抗生素可用,但越来越多的抗生素耐药性发展,”他说。“我们已经找到新的方法来对抗抗生素耐药性感兴趣,和这些论文提供两种不同的策略。”

减少阻力
大多数抗生素通过干扰工作至关重要的细胞分裂和蛋白质合成等功能。然而,一些细菌,包括强大的MRSA(耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和CRE(特拉肠杆菌科)生物已经进化成为几乎无法与现有的药物。

在新的自然生物技术研究中,研究生罗伯特Citorik和马克Mimee与陆目标特定的基因,使细菌生存的抗生素治疗。CRISPR的基因编辑系统呈现完美的策略去追求那些基因。

CRISPR,最初由生物学家研究发现细菌的免疫系统,包括一组蛋白,用来抵御细菌噬菌体感染细菌的病毒。这些蛋白质之一,一个叫做Cas9 DNA-cutting酶,结合特定序列的短链RNA指导目标,告诉Cas9使其削减的地方。

鲁和他的同事们决定把细菌对他们自己的武器。他们设计的RNA引导线目标抗生素抗性基因,包括ndm - 1的酶,使细菌抵抗beta-lactam抗生素的广泛,包括碳青霉烯。ndm - 1的基因编码和其他抗生素耐药性的因素通常是进行质粒-循环股DNA分离的细菌基因组,使它容易在人群中的传播。

当研究人员把CRISPR ndm - 1系统,他们可以专门杀死NDM-1-carrying 99%以上的细菌,而抗生素的细菌耐药没有引起任何显著的杀戮。他们还成功的另一个目标SHV-18抗生素抗性基因编码,细菌染色体的变异提供耐喹诺酮抗生素,和肠出血性大肠杆菌的毒力因素。

此外,研究人员表明,CRISPR系统可以用于有选择地删除特定的细菌来自不同细菌群体根据他们的基因签名,因此开放潜在的“微生物编辑“超越抗菌素的应用程序。bet188真人

CRISPR组件进入细菌,研究人员创建了两个运载工具——携带CRISPR基因工程细菌质粒,绑定到细菌和噬菌体粒子注入的基因。这两个运营商成功传播CRISPR基因耐药细菌的人口。CRISPR系统交付到蜡虫幼虫感染了一种有害的大肠杆菌导致增加幼虫的生存。

研究人员在老鼠身上测试这种方法,他们设想,最终这项技术可以适应交付CRISPR组件来治疗感染或删除其他不必要的人类患者的细菌。

“这项工作是一个非常有趣的遗传方法指导的方式杀害了耐药性细菌,原则上可以帮助对抗抗生素耐药性的传播受过度广谱治疗,”艾哈迈德·哈利勒说,波士顿大学生物医学工程助理教授没有研究团队的一部分。

高速的遗传屏幕
另一个工具陆对抗抗生素耐药性发展的技术被称为CombiGEM。这个系统,所描述的美国国家科学院学报》8月11日的一周,允许科学家们迅速和系统地搜索基因组合,使敏感细菌不同的抗生素。

测试系统,鲁和他的研究生,艾伦,创建了一个图书馆的34000对细菌基因。所有这些为转录因子的基因代码,这是蛋白质,控制其他基因的表达。每一对基因都包含在一个块还包括一个six-base-pair条形码每个基因的DNA。这些条形码允许研究人员迅速识别基因在每一对不用整个链的DNA序列。

“你真的可以利用高通量测序技术,允许您在一个单一的镜头,同时评估数以百万计的基因组合,挑选那些成功,”陆说。

研究人员然后将基因对与不同的抗生素耐药细菌和对待他们。对于每一个抗生素,他们发现了基因组合,增强目标细菌杀死的10000 - 1000000倍。研究人员正在调查这些基因如何发挥他们的作用。

“这个平台可以让你发现有趣的组合,但它不一定告诉你为什么他们工作得很好,”陆说。“这是一个高通量技术揭示基因组合,看起来很有趣,然后去下游和算出机制。”

一旦科学家了解这些基因如何影响抗生素耐药性,他们可以尝试设计新药,模拟效果,陆说。也有可能基因本身可以作为治疗,如果研究人员可以找到一种安全、有效方法。

CombiGEM还支持组合的三个或四个基因的一代比之前的现有方法以更有力的方式。“我们兴奋的应用CombiGEM调查复杂的多因子的表型,如干细胞分化、癌症生物学、合成电路,”陆说。