«Традиционное лечение антибиотиками убивает как« хорошие », так и« плохие »бактерии, что приводит к непредвиденным последствиям, таким как оппортунистические инфекции, — говорит доктор Чейз Байзель, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в штате Северная Каролина и старший автор статьи, описывающей работа. «В этой новой работе мы показали, что можно выборочно удалять определенные штаммы бактерий, не затрагивая популяции хороших бактерий».Новый подход работает за счет использования части иммунной системы, присутствующей во многих бактериях, называемой системой CRISPR-Cas. Система CRISPR-Cas защищает бактерии от захватчиков, таких как вирусы, путем создания небольших цепочек РНК, называемых РНК CRISPR, которые соответствуют последовательностям ДНК, специфичным для данного захватчика. Когда эти CRISPR-РНК находят совпадение, они высвобождают белки Cas, которые разрезают ДНК.
Исследователи из штата Северная Каролина продемонстрировали, что разработка РНК CRISPR для нацеливания последовательностей ДНК в самих бактериях приводит к самоубийству бактерий, поскольку система CRISPR-Cas бактерии атакует ее собственную ДНК.«В ходе лабораторных испытаний мы обнаружили, что этот подход удаляет целевые бактерии», — говорит Бейзель. «Мы все еще пытаемся понять, как именно разделение ДНК приводит к уничтожению бактерий. Однако нас обнадеживает легкость целенаправленного воздействия на различные бактерии и эффективность устранения».
Исследователи протестировали этот подход на контролируемых культурах с различными комбинациями присутствующих бактерий и смогли устранить только целевой штамм. «Например, мы смогли устранить сальмонеллу в культуре, не затронув полезные бактерии, обычно присутствующие в пищеварительном тракте», — говорит Байзель.Исследователи также смогли продемонстрировать точность метода, исключив один штамм вида, но не другой штамм того же вида, который имеет 99 процентов одной и той же ДНК.Еще одно преимущество этого подхода, по словам Бейзеля, заключается в том, что «воздействуя на определенные цепи ДНК через систему CRISPR-Cas, мы можем обойти механизмы, лежащие в основе многих примеров устойчивости к антибиотикам».В настоящее время исследователи работают над разработкой эффективных методов доставки РНК CRISPR в клинических условиях.
«Это создает основу для антибиотиков следующего поколения с использованием программируемых систем CRISPR-Cas», — говорит доктор Родольф Баррангу, доцент кафедры пищевых продуктов, биопереработки и питания в NC State и соавтор рукописи.