兩種消滅耐藥細(xì)菌的新方法
上傳日期：2014-10-15 10:30:16 瀏覽次數(shù)：8101 次
麻省理工學(xué)院生物工程和電子工程及計(jì)算機(jī)科學(xué)系副教授Timothy Lu帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)近期在Nature Biotechnology和Proceedings of the National Academy of Sciences上發(fā)表了消除抗藥型細(xì)菌的新方法。
近年來(lái)，新的細(xì)菌株系不斷出現(xiàn)，它們甚至能抵抗最強(qiáng)效的抗生素。在美國(guó)，每年有200萬(wàn)人受到包括抗藥型結(jié)核菌和葡萄球菌在內(nèi)的超級(jí)細(xì)菌的感染，至少2.3萬(wàn)人因此喪命。盡管對(duì)新的治療方法有著迫切的需求，過(guò)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(guò)干擾關(guān)鍵性的功能（如細(xì)胞分裂或蛋白合成）發(fā)揮作用。然而，一些難以對(duì)付的細(xì)菌，已經(jīng)進(jìn)化到無(wú)法用現(xiàn)有的藥物治療的程度。
研究人員對(duì)這些超級(jí)細(xì)菌采用了兩種強(qiáng)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(xì)菌抵抗噬菌體（感染細(xì)菌的病毒）的蛋白，其中的DNA剪切酶Cas9與研究人員設(shè)計(jì)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(gè)毒力因子的基因）序列的短RNA引導(dǎo)鏈結(jié)合，通過(guò)研究人員構(gòu)建的兩種載體（攜帶CRISPR基因的細(xì)菌工程菌和噬菌體顆粒）將其轉(zhuǎn)入細(xì)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(xì)菌。
經(jīng)證實(shí)，CRISPR能特異性地殺死至少99%的帶有NDM-1的細(xì)菌。此外，還可以利用CRISPR系統(tǒng)根據(jù)遺傳標(biāo)記從多種多樣的菌群中選擇性清除特定細(xì)菌，開(kāi)辟了“微生物編輯”在抗菌應(yīng)用之外的潛能。另一種方法CombiGEM通過(guò)基因組合發(fā)揮協(xié)同作用以增加細(xì)菌對(duì)抗生素的敏感性。研究人員構(gòu)建了由34000對(duì)編碼轉(zhuǎn)錄因子的細(xì)菌基因組成的基因庫(kù)，將其轉(zhuǎn)入抗藥型細(xì)菌中，針對(duì)每種抗生素，他們檢測(cè)出能將靶細(xì)菌殺傷效應(yīng)提高1萬(wàn)至100萬(wàn)倍的基因組合。CombiGEM還可以用三種或者四種基因的組合來(lái)進(jìn)一步提高效力，并用于多因子復(fù)雜表型，如干細(xì)胞分化、癌癥以及合成回路。Lu認(rèn)為，如果能找到一種安全有效的方法來(lái)傳遞基因，基因本身就能用于治療。
目前研究人員正在進(jìn)行CRISPR系統(tǒng)的小鼠實(shí)驗(yàn)和CombiGEM基因組合發(fā)揮作用的機(jī)制研究，以研發(fā)和設(shè)計(jì)新藥，解除抗藥型細(xì)菌帶來(lái)的日益增長(zhǎng)的危機(jī)。（來(lái)源：生命科學(xué)研究快報(bào)）
近年來(lái)，新的細(xì)菌株系不斷出現(xiàn)，它們甚至能抵抗最強(qiáng)效的抗生素。在美國(guó)，每年有200萬(wàn)人受到包括抗藥型結(jié)核菌和葡萄球菌在內(nèi)的超級(jí)細(xì)菌的感染，至少2.3萬(wàn)人因此喪命。盡管對(duì)新的治療方法有著迫切的需求，過(guò)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(guò)干擾關(guān)鍵性的功能（如細(xì)胞分裂或蛋白合成）發(fā)揮作用。然而，一些難以對(duì)付的細(xì)菌，已經(jīng)進(jìn)化到無(wú)法用現(xiàn)有的藥物治療的程度。
研究人員對(duì)這些超級(jí)細(xì)菌采用了兩種強(qiáng)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(xì)菌抵抗噬菌體（感染細(xì)菌的病毒）的蛋白，其中的DNA剪切酶Cas9與研究人員設(shè)計(jì)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(gè)毒力因子的基因）序列的短RNA引導(dǎo)鏈結(jié)合，通過(guò)研究人員構(gòu)建的兩種載體（攜帶CRISPR基因的細(xì)菌工程菌和噬菌體顆粒）將其轉(zhuǎn)入細(xì)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(xì)菌。
經(jīng)證實(shí)，CRISPR能特異性地殺死至少99%的帶有NDM-1的細(xì)菌。此外，還可以利用CRISPR系統(tǒng)根據(jù)遺傳標(biāo)記從多種多樣的菌群中選擇性清除特定細(xì)菌，開(kāi)辟了“微生物編輯”在抗菌應(yīng)用之外的潛能。另一種方法CombiGEM通過(guò)基因組合發(fā)揮協(xié)同作用以增加細(xì)菌對(duì)抗生素的敏感性。研究人員構(gòu)建了由34000對(duì)編碼轉(zhuǎn)錄因子的細(xì)菌基因組成的基因庫(kù)，將其轉(zhuǎn)入抗藥型細(xì)菌中，針對(duì)每種抗生素，他們檢測(cè)出能將靶細(xì)菌殺傷效應(yīng)提高1萬(wàn)至100萬(wàn)倍的基因組合。CombiGEM還可以用三種或者四種基因的組合來(lái)進(jìn)一步提高效力，并用于多因子復(fù)雜表型，如干細(xì)胞分化、癌癥以及合成回路。Lu認(rèn)為，如果能找到一種安全有效的方法來(lái)傳遞基因，基因本身就能用于治療。
目前研究人員正在進(jìn)行CRISPR系統(tǒng)的小鼠實(shí)驗(yàn)和CombiGEM基因組合發(fā)揮作用的機(jī)制研究，以研發(fā)和設(shè)計(jì)新藥，解除抗藥型細(xì)菌帶來(lái)的日益增長(zhǎng)的危機(jī)。（來(lái)源：生命科學(xué)研究快報(bào)）
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