Вирусы, используемые для доставки инструмента редактирования генов CRISPR бактериям

ДУченым удалось продемонстрировать, что существует потенциальный новый метод модификации генома бактерий в сложных средах путем снаряжения вирусов для их отслеживания и внедрения в них системы редактирования генов CRISPR.

Изображение заголовка: представление бактериофаги («пожиратели бактерий») на поверхности бактерии готовы атаковать. (Институт Wellcome Sanger)

КРИСПР — это инструмент, который позволяет ученым вносить точные модификации геномов живых клеток путем вырезания и вставки. Это возможно благодаря ферменту (Cas9), который вырезает участок ДНК из мишени и позволяет заменить его чем-то более полезным. Использование этой мощной технологии позволило ученым найти новые способы лечить болезнино и создавать более здоровые культурыиз борьба с вредителямичтобы устранить аллергены домашних животныхчтобы преобразовать клетки в крошечные компьютеры…

В природе CRISPR изначально используется бактериями в качестве защитного механизма от вирусов, которые охотятся на них, но в новом исследовании исследователи поменялись ролями. Они разработали убивающие бактерии вирусы, называемые бактериофаги (или фаги), способные нацеливаться на определенные штаммы бактерий и вводить им ДНК CRISPR для специфической модификации их генома.

В лабораторных испытаниях фагиназываемые Т7 и лямбда, были ответственны за передачу бактериям кишечная палочка гены, делающие бактерию флуоресцентной и модифицирующие ее устойчивость к антибиотику. И действительно, эти изменения были замечены у насекомых, что указывает на то, что это сработало.

В следующем тесте команда использовала фаг лямбда для переноса так называемого базового редактора. цитозин (редактор основания цитозина). Этот инструмент не разрезает ДНК цели, а изменяет букву в последовательности, позволяя более мягкое редактирование отключать определенные гены.

По словам Мэтью Нетери, ведущего автора исследования (ссылка ниже):

Мы использовали базовый редактор как своего рода программируемый переключатель для генов бактерии E. coli. Используя такую ​​систему, мы можем вносить очень точные однобуквенные изменения в геном без двухцепочечных разрывов ДНК, обычно связанных с нацеливанием CRISPR-Cas.

Последний тест был разработан для имитации более естественной среды с использованием искусственной экосистемы (ЭкоФАБ). Он включал загрузку резервуара синтетической почвой, состоящей из песка и кварца, небольшого количества жидкости и трех различных типов бактерий, в том числекишечная палочка. Цель состояла в том, чтобы проверить способность фагов преследовать свои цели в более реалистичной среде и посмотреть, смогут ли они отличитькишечная палочка других видов.

Когда фаг лямбда был введен в EcoFAB, ему удалось изменитькишечная палочка, при этом команда сообщает о 28% эффективности для всей бактериальной популяции. По словам исследователей, этот метод может быть использован для модификации генов почвенных бактерий в больших масштабах или даже для микробиом кишечный.

По словам Родольфа Баррангу, соавтора исследования:

Мы рассматриваем это как механизм, помогающий микробиому. Мы можем внести изменения в конкретную бактерию, а остальная часть микробиома останется невредимой. Это доказательство концепции, которую можно использовать в любом сложном микробном сообществе, что может привести к более здоровым растениям и желудочно-кишечному тракту, важной среде для питания и здоровья.

Исследование, опубликованное в PNAS: Разработка фагов на основе CRISPR для редактирования бактериальной базы in situ и представлен на веб-сайте Университета штата Северная Каролина: В ироническом повороте система CRISPR используется для обмана бактерий.