病毒加入对抗有害细菌

在寻找新的方法来杀死有害细菌,科学家们转向一种天敌:一种感染细菌的病毒。通过调整这些病毒的基因组,称为噬菌体,研究人员希望定制目标任何类型的致病菌。

为了帮助实现这一目标,麻省理工学院生物工程师们设计了一种新的混搭系统特定的细菌基因工程病毒这一目标。这种方法可以产生新的武器来对抗细菌,没有有效的抗生素,Timothy Lu说,电气工程和计算机科学副教授,生物工程。

“这些噬菌体的方式相对模块化设计。你可以把基因和交换他们进进出出,得到一个新的属性功能噬菌体,”陆说,有一篇描述这项工作的资深作者。

这些噬菌体也可以用来“编辑”微生物群落,如人口生活在人类肠道细菌。bet188真人有数万亿细菌细胞的人类的消化道,虽然这些是有益的,有些可能会导致疾病。例如,一些报道与克罗恩病的存在某些大肠杆菌菌株。

“我们希望能够删除特定细菌种群的成员,看看其功能的微生物,”陆说。“从长远来看你可以设计一个特定的噬菌体杀死这只虫子但不杀死其他的,但是需要更多的关于微生物的信息来有效地设计这样的疗法。”

论文的第一作者是Hiroki安藤,麻省理工学院的研究科学家。其他作者是麻省理工学院的科学家Sebastien Lemire和戴安娜皮雷在葡萄牙米尼奥大学的研究员。

美国食品和药物管理局已批准一些噬菌体治疗食品,但他们努力利用医疗使用受到阻碍,因为隔离有用噬菌体从土壤或污水可能是一个冗长费时的过程。噬菌体的同时,每个家庭可以有不同的基因组组织和生命周期,使其难以工程师和监管部门的批准和临床使用带来的挑战。

麻省理工团队着手创建一个标准化的噬菌体基因支架,然后他们可以定制代替一至三个基因控制噬菌体的细菌的目标。

许多噬菌体由一头地区附加到尾,使他们他们的目标。麻省理工学院的团队开始从T7噬菌体的家庭自然会杀死大肠杆菌。通过交换尾巴纤维在不同的基因,他们生成的几种类型的细菌噬菌体这一目标。

“你让大多数的噬菌体相同,你只修改尾巴,这决定其目标是什么,”陆说。

寻找基因交换,研究人员梳理噬菌体基因组寻找序列的数据库,代码的关键尾巴纤维部分,称为gp17。

之后,研究人员发现他们想要的基因插入他们的噬菌体脚手架,他们必须创建一个新的系统来执行基因工程。现有编辑病毒基因组的技术相当费力,所以研究人员想出了一个有效的方法,他们将噬菌体基因组插入酵母细胞,作为“人工染色体”,它的存在独立于酵母细胞的基因组。在此过程中,研究人员可以很容易地交换基因的噬菌体基因组。

“一旦我们有方法,它使我们很容易识别的基因代码的尾巴和工程师或交换他们和其他从噬菌体,”陆说。“你可以使用相同的工程策略,这简化了工作流在实验室”。

新方法还克服了使用噬菌体来治疗疾病的一个重要障碍,David Bikard说,在巴黎巴斯德研究所的微生物学家。

“噬菌体往往只感染菌株的数量非常有限,这使得它很难选择正确的噬菌体的感染,如果这样的噬菌体,可用“Bikard说,他没有参与这项研究。“这是一个大步发展的噬菌体疗法可预测的结果和一个好的示范的合成生物学方法会带来什么药在不久的将来。”

有针对性的打击

在这项研究中,研究人员工程噬菌体,可以针对致病性鼠疫和克雷伯氏菌的细菌,以及几株大肠杆菌。这些都是一组称为革兰氏阴性细菌的一部分,对很少有新的抗生素。这组还包括微生物能引起呼吸道、泌尿系统,和胃肠道感染,包括肺炎、败血症、胃炎、军团病。

工程噬菌体的一个优点是,与许多抗生素,他们非常具体的目标。“抗生素可以杀死很多好的在你的肠道菌群,”陆说。“我们的目标是创建有效的针对病原体和窄谱的方法。”

鲁和他的同事正在设计的噬菌体,可以针对其他有害细菌菌株,可以应用,如喷洒在作物或消毒的食物,以及治疗人类疾病。这种方法的另一个优点是,所有的噬菌体是基于相同的基因支架,可以简化的过程获得监管部门的批准,陆说。