NCSU und Locus Biosciences nutzen die Genbearbeitung, um Krankheitserreger zu eliminieren, die Kolitis verursachen
Veröffentlichungsdatum:RALEIGH – Forschungen an der North Carolina State University zeigen, dass das CRISPR-Cas-System eingesetzt werden kann, um bestimmte Darmbakterien effektiv anzugreifen und zu eliminieren. In diesem Fall Clostridioides difficile, der Erreger der Colitis, einer chronischen, degenerativen Erkrankung des Dickdarms.
In einer Proof-of-Concept-Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde mBiokonnten die Forscher sowohl in Experimenten im Labor als auch an Mäusen eine Reduktion der Krankheitserreger nachweisen.
Mikrobiologen von zwei verschiedenen Colleges des Staates North Carolina haben sich mit einem Startup-Unternehmen des Staates zusammengetan. Locus Biosciences um die Wirksamkeit der Verwendung eines Virus, eines sogenannten Bakteriophagen, zu testen, der ein programmierbares CRISPR trägt, um gezielt anzugreifen und zu eliminieren C. difficile Bakterien, eine Such- und Zerstörungsmission, die vielversprechend für die Darmgesundheit des Menschen ist.
„Wir wollten Phagen mit selbstzielgerichteten CRISPR-Nutzlasten konstruieren und sie in den Darm eines ausgewählten Organismus – in diesem Fall einer Maus – einschleusen, um einen positiven Einfluss auf die Gesundheit des Wirts zu haben und Krankheiten vorzubeugen“, sagte Rodolphe Barrangou, Todd R. Klaenhammer Distinguished Professor für Lebensmittel-, Bioverarbeitungs- und Ernährungswissenschaften an der NC State und Co-Autor eines Artikels, der die Forschung beschreibt.
Der Co-Autor Casey M. Theriot, Assistenzprofessor für Infektionskrankheiten an der NC State, sagte, dass die Verwendung – und Überverwendung – von Antibiotika die Anfälligkeit für C. difficile Infektion, da Antibiotika sowohl gute als auch schlechte Bakterien im Darm vernichten. Bei einigen Patienten, die mit einem Standardantibiotikum behandelt wurden, um C. difficile.
„Wir müssen den genauen Erreger bekämpfen, ohne das restliche Mikrobiom zu stören, und genau das ermöglicht dieser Ansatz“, sagte sie.
CRISPR-Technologien wurden verwendet, um bestimmte genetische Codesequenzen in Bakterien präzise zu entfernen oder auszuschneiden und zu ersetzen. Die in dieser Studie verwendete CRISPR-Methode beinhaltete Cas3-Proteine, die wie ein Arcade-Spiel Pac-Man wirkten, sagte Barrangou und kaute C. difficile Bakterien und verursachen umfangreiche DNA-Schäden.
Im Labor töteten die CRISPR-Cas-Systeme effektiv C. difficile Bakterien. Anschließend testeten die Forscher diesen Ansatz an Mäusen, die mit C. difficile. Zwei Tage nach der CRISPR-Behandlung zeigten die Mäuse eine reduzierte C. difficile Werte, aber diese Werte stiegen zwei Tage später wieder an.
„C. difficile ist wirklich schwierig zu verarbeiten, daher der Name“, sagte Theriot.
„Dies war ein positiver erster Schritt in einem langen Prozess“, sagte Barrangou. „Die Ergebnisse der Verwendung von Phagen zur Bereitstellung von CRISPR-Nutzlasten eröffnen neue Möglichkeiten für andere Infektionskrankheiten und darüber hinaus.“
Die nächsten Schritte umfassen die Umrüstung des Phagen, um zu verhindern C. difficile nach der ersten wirksamen Abtötung wiederkehren. Die Forscher sagten, dass zukünftige Arbeiten auch die Entwicklung einer Bibliothek verschiedener Phagen für verschiedene C. difficile Stämme.
Die Arbeit wurde von Locus Biosciences finanziert. Barrangou war nach seiner Mitgründung wissenschaftlicher Leiter des Unternehmens. Theriot ist wissenschaftlicher Berater des Unternehmens. Der leitende Co-Autor Kurt Selle arbeitete als Doktorand in Barrangous Labor; der leitende Co-Autor Joshua Fletcher arbeitet als Postdoktorand im Labor von Theriot. Weitere Co-Autoren sind Hannah Tuson, Daniel Schmidt, Lana McMillan, Gowrinarayani S. Vridhambal und David G. Ousterout von Locus Biosciences; Alissa Rivera von NC State; Stephanie Montgomery von UNC-Chapel Hill; und Louis-Charles Fortier von der Universite de Sherbrooke in Kanada.