Вчені модифікують віруси за допомогою КРІСПРу для знищення стійких до антибіотиків бактерій
Віруси з використанням CRISPR
На початку цього місяця щорічна конференція CRISPR 2017 була проведена в Університеті штату Монтана. Учасники були першими, хто чув про успіхи компаній, які використовували CRISPR для розробки вірусів для знищення бактерій. Одним з найбільш захоплюючих потенційних застосувань для цих вірусів, званих бактеріофагами, було б знищення бактерій, які стали стійкими до антибіотиків. Принаймні, дві компанії прагнуть почати клінічні випробування цих інженерізованних вірусів протягом 18-24 місяців.
Використання бактеріофагів не нова. У минулому вони були ізольовані в дикій природі і очищені для використання. Хоча бактеріофаги вважаються безпечними і ефективними для використання на людях, оскільки вони зустрічаються в дикій природі, дослідження по ним були млявими. Нові відкриття не можуть бути запатентовані, і, крім того, ці відкриття також можуть бути тимчасовими, оскільки бактерії можуть і часто швидко розвиваються.
Однак використання CRISPR для їх розробки, безумовно, новаторське. Це робить віруси унікальними смертельними для найнебезпечніших бактерій в світі, і початкові тести рятували життя мишей, які були інфіковані антибіотикорезистентних інфекціями, які в кінцевому підсумку їх убили, пояснив доповідач конференції Родольфо Барранго, головний науковий співробітник Locus Biosciences.
Ця здатність спонукала дослідників з принаймні двох компаній використовувати CRISPR в спробі перетворити таблиці в резистентні до антибіотиків бактерії. Обидві компанії посилаються на лікування бактеріальних інфекцій, пов'язаних з серйозними захворюваннями, як їх основної мети. Зрештою, вони мають намір розробити віруси, які дозволять їм робити набагато більше, застосовуючи точний підхід до мікробіома людини в цілому. Ідея полягала б у вибірковому видаленні будь-яких бактерій, які зустрічаються природним чином і пов'язані з різними станами здоров'я. Це може бути що завгодно: від аутизму до ожиріння - і, можливо, навіть від деяких форм раку.
Комутатори саморуйнування
Одна компанія Locus використовує CRISPR для відправки ДНК, яка створить модифіковані напрямні РНК, щоб знайти фрагменти антибіотикорезистентні гена. Після зараження вірусу бактерія і пов'язана з нею РНК з'єднуються з геном стійкості, бактерії продукують фермент, який вбиває фаг, званий Cas3. Це звичайна відповідь бактерій, тільки в цьому випадку він руйнує власну антибіотикостійкими генетичну послідовність. Згодом Cas3 руйнує всю ДНК, і бактерія вмирає.
Інша компанія, Eligo Bioscience, використовує дещо інший підхід. Команда вирішила вставити ДНК, яка створює направляючі РНК (на цей раз з бактеріальним ферментом Cas9), який видаляє всі генетичні інструкції реплікації. Потім Cas9 відокремлює ДНК бактерії в певному місці, і цей зріз запускає механізм самознищення в бактерії.
Третій підхід, синтетичний геноміки, включає в себе створення «суперзарядженого» фагів, що містять десятки ферментів. Кожен фермент пропонує свій власний унікальний набір переваг, в тому числі здатність маскувати фаги з імунної системи людини, руйнуючи білки або біоплівки.
Незважаючи на ці багатообіцяючі результати досі, виникнуть проблеми з виходом на ринок успішних спроектованих фагів. Наприклад, існує ризик того, що фаги можуть фактично поширювати гени для стійкості до антибіотиків до нестійким бактеріям. Іншою потенційною проблемою є те, що для лікування інфекції може знадобитися дуже велика кількість фагів, що, в свою чергу, може спровокувати імунні реакції, які саботували б лікування.
В ідеалі, хоча клінічні випробування йдуть добре, спроектовані фаги можуть забезпечити людям потужна зброя в боротьбі з супербугамі. Боротьба, яка до сих пір включала в себе безліч стратегій. Всякий раз, коли це трапляється, це буде не так скоро: в минулому січні Центри з контролю захворювань (CDC) повідомили, що пацієнт помер від супербуга, який був стійкий до всіх 26 антибіотиків, доступним в США.
Список літератури: Новини природи та коментарі, Конференція CRISPR, Новини природи та коментарі
