Як редактор генома CRISPR допоможе в боротьбі з бактеріями

Знаменитий редактор генома CRISPR-Cas9 вжедосить добре зарекомендував себе в якості медичного інструменту для лікування захворювань. І ми неодноразово повідомляли про них на сторінках нашого порталу, так що підписуйтесь на нас в телеграм, щоб нічого не пропустити. Однак спектр застосування цього чудового винаходу може виявитися значно ширший. Наприклад, не так давно група вчених з Канади розробила новий спосіб доставки інструменту для редагування ДНК безпосередньо в мікроорганізми. А це дозволить ефективно впливати на конкретні штами бактерій (в тому числі і на стійкі до антибіотиків супербактеріі), чого раніше домогтися не вдавалося.

Редактор генома не перестає дивувати

Як редактор генома здатний вбивати мікроби

Вчені з Університету Західного Онтаріорозробили новий спосіб доставки CRISPR, який допоможе цілеспрямовано знищувати бактерії. У перспективі це можна розглядати як альтернативу традиційним антибактеріальних препаратів, які останнім часом втрачають свою ефективність через швидку пристосованість бактерій.

Доставка будь-якого терапевтичного засобу,включаючи CRISPR, дуже складна. - каже один з авторів роботи професор Богуміл Карас. Одна з головних причин, по якій я в захваті від цієї роботи, полягає в тому, що результати вже зараз мають широкий спектр можливих застосувань в реальному світі. Крім можливості розробки антимікробних препаратів нового покоління, які були б ефективні навіть для бактерій, стійких до всіх відомих антибіотиків, ця технологія також може бути використана, щоб допомогти «хорошим» бактеріям виробляти з'єднання для лікування захворювань.

Але як таке можливо? Як повідомляє редакція журналу Nature Communications, все досить просто. Якщо, звичайно, редагування ДНК можна вважати простим завданням. Однак же принцип дії на бактерії заснований на тому, як працює сам редактор генома. CRISPR при «вирізання» ділянок ДНК визначає, в якому місці потрібно зробити маніпуляцію завдяки так званим «паліндромним повторам». Це, якщо не вдаватися в подробиці, певні ділянки ДНК, які починаються з одного певного нуклеотиду (структурної одиниці ДНК) і закінчується іншим. І коли запрограмований в CRISPR паліндромний повтор розпізнається редактором, тоді і відбувається редагування.

Використання CRISPR для вбивства бактерій немаєє новою ідеєю, тому що це те, що CRISPR по суті і повинен робити - змінювати структуру ДНК. А так як бактерії - це одноклітинні організми з однієї-єдиної ДНК, то її зміна неминуче веде до загибелі. Проблема завжди полягала в тому, як доставити CRISPR в бактерію.

Процес перенесення редактора генома з однієї бактерії в іншу

Система доставки CRISPR використовує природнуздатність бактерій до реплікації, звану бактеріальної кон'югацією. Це односпрямований перенесення частини генетичного матеріалу при безпосередньому контакті двох бактеріальних клітин. Таким чином, редактор генома спочатку поміщається в бактеріальну клітину мікробіома людини (наприклад, в Микрофлок кишечника). Так як CRISPR спочатку «налаштований» на особливих бактерій, він не завдає мікрофолоре ніякої шкоди. У той же час, коли «ворог» з'являється в організмі, він починає взаємодіяти з іншими бактеріями і завдяки перенесенню ДНК отримує і CRISPR, який розпізнає «мета» і знищує її на генному рівні.

Читайте також: За допомогою редактора генома вдалося домогтися несприйнятливості до отрути

Відкриття дає можливість, за словами вчених,набагато краще справлятися з бактеріями, стійкими до антибіотиків. Наприклад, Staphylococcus aureus (Staph A) і Escherichia coli (E. coli) останнім часом почали утворювати стійкі до антибактеріальної терапії штами, звані супербактеріями. І на них новий спосіб має діяти особливо ефективно.