NCSU, Locus Biosciences wykorzystuje edycję genów w celu wyeliminowania patogenów powodujących zapalenie jelita grubego
Data opublikowania:RALEIGH – Badania na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej pokazują, że w tym przypadku system CRISPR-Cas można wykorzystać do skutecznego namierzania i eliminowania określonych bakterii jelitowych Clostridioides difficile, patogen wywołujący zapalenie jelita grubego – przewlekłą, zwyrodnieniową chorobę jelita grubego.
W badaniu weryfikującym koncepcję opublikowanym w czasopiśmie mBiobadacze byli w stanie wykazać redukcję patogenów w eksperymentach przeprowadzonych zarówno na stole laboratoryjnym, jak i na myszach.
Mikrobiolodzy z dwóch różnych uczelni stanu NC połączyli siły ze start-upem ze stanu NC Locus Biosciences aby przetestować skuteczność wykorzystania wirusa zwanego bakteriofagiem do przenoszenia programowalnego CRISPR w celu specyficznego namierzania i eliminowania C. trudne bakterie, misję poszukiwania i niszczenia, która niesie ze sobą obietnicę dla zdrowia jelit człowieka.
„Chcieliśmy zaprojektować fagi z samocelującymi ładunkami CRISPR i dostarczyć je do jelit wybranego organizmu – w tym przypadku myszy – aby wywrzeć korzystny wpływ na zdrowie gospodarza i zapobiec chorobom” – powiedział Rodolphe Barrangou, Todd R. Klaenhammer, wybitny profesor nauk o żywności, bioprzetwarzaniu i żywieniu w stanie NC oraz współautor artykułu opisującego badania.
Współautorka do korespondencji Casey M. Theriot, adiunkt chorób zakaźnych w NC State, stwierdziła, że stosowanie – i nadużywanie – antybiotyków zwiększa podatność na C. trudne infekcja, ponieważ antybiotyki niszczą zarówno dobre, jak i złe bakterie w jelitach. Nawroty występują u niektórych 30% ludzi leczonych w celu wyeliminowania standardowym antybiotykiem C. trudne.
„Musimy namierzyć konkretny patogen, nie zakłócając reszty mikrobiomu i właśnie to podejście umożliwia” – stwierdziła.
Technologie CRISPR zastosowano do precyzyjnego usuwania, wycinania i zastępowania określonych sekwencji kodu genetycznego u bakterii. Metoda CRISPR zastosowana w tym badaniu obejmowała białka Cas3, które działały jak gra zręcznościowa Pac-Man, powiedział Barrangou, przeżuwając C. trudne bakterie i powodują rozległe uszkodzenia DNA.
W laboratorium systemy CRISPR-Cas skutecznie zabiły C. trudne bakteria. Następnie naukowcy przetestowali to podejście na myszach zakażonych wirusem C. trudne. Dwa dni po leczeniu CRISPR stan myszy uległ zmniejszeniu C. trudne poziomów, ale te poziomy wzrosły dwa dni później.
„C. trudne naprawdę trudno się z nim pracuje, stąd jego nazwa” – powiedział Theriot.
„To był pozytywny pierwszy krok w długim procesie” – powiedział Barrangou. „Wyniki wykorzystania fagów do dostarczania ładunków CRISPR otwierają nowe możliwości w przypadku innych chorób zakaźnych i nie tylko”.
Kolejne kroki obejmują przezbrojenie faga w celu zapobiegania C. trudne od powrotu po początkowym skutecznym zabijaniu. Naukowcy stwierdzili, że przyszłe prace będą również obejmować opracowanie biblioteki różnych fagów dla różnych C. trudne szczepy.
Prace zostały sfinansowane przez Locus Biosciences. Barrangou był dyrektorem naukowym firmy po jej współzałożeniu. Theriot jest doradcą naukowym firmy. Główny współautor Kurt Selle pracował w laboratorium Barrangou jako student; główny współautor, Joshua Fletcher, pracuje w laboratorium Theriot w ramach stażu podoktorskiego. Inni współautorzy to Hannah Tuson, Daniel Schmidt, Lana McMillan, Gowrinarayani S. Vridhambal i David G. Outterout z Locus Biosciences; Alissa Rivera ze stanu Karolina Północna; Stephanie Montgomery z UNC-Chapel Hill; oraz Louis-Charles Fortier z Universite de Sherbrooke w Kanadzie.