混沌誘導(dǎo)遺傳方法阻礙抗生素抗性超級(jí)細(xì)菌
由科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員開發(fā)的遺傳破壞策略有效地阻礙了抗生素耐藥細(xì)菌(如大腸桿菌)的進(jìn)化,使科學(xué)家們?cè)谂c致命的超級(jí)細(xì)菌的持續(xù)戰(zhàn)斗中獲得了至關(guān)重要的支持。
根據(jù)美國(guó)疾病控制中心的數(shù)據(jù),這些耐多藥的病原體 - 能夠比新的抗生素更快地適應(yīng)當(dāng)前的抗生素 - 在美國(guó)每年感染近200萬人并造成至少23,000人死亡。
為了開發(fā)可持續(xù)的長(zhǎng)期解決方案,CU Boulder研究人員創(chuàng)建了有機(jī)體適應(yīng)性控制(CHAOS)方法,該方法使用CRISPR DNA編輯技術(shù)修飾細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的多種基因表達(dá),阻礙病原體的中心過程和挫敗其發(fā)展防御的能力。
“我們現(xiàn)在有辦法切斷一些最惡劣的蟲子的進(jìn)化途徑,并可能防止未來的蟲子出現(xiàn),”該研究的第一作者,CU博爾德化學(xué)與生物學(xué)系的博士研究員Peter Otoupal說。工程(CHBE)。
混沌研究工作始于2013年,當(dāng)Otoupal和他的同事們開始尋找高潮的基因,可以充當(dāng)細(xì)胞殺死開關(guān)大腸桿菌。當(dāng)科學(xué)家一次調(diào)整一個(gè)基因時(shí),細(xì)菌就能適應(yīng)并存活下來。但當(dāng)他們一次改變兩個(gè)或更多基因時(shí),細(xì)胞變?nèi)趿恕?/p>
“我們看到,當(dāng)我們同時(shí)調(diào)整多個(gè)基因表達(dá)時(shí) - 即使看起來有助于細(xì)菌存活的基因 - 細(xì)菌的適應(yīng)性也會(huì)急劇下降,”Otoupal說。
CHAOS方法利用這種效應(yīng),拉動(dòng)多個(gè)遺傳杠桿以增加細(xì)菌細(xì)胞的壓力并最終引發(fā)級(jí)聯(lián)失敗,使得蟲更容易受到當(dāng)前治療的影響。該技術(shù)不會(huì)改變bug的DNA本身,只會(huì)改變單個(gè)基因的表達(dá),類似于編碼信息在沒有正確解密的情況下變得無用的方式。
該研究的高級(jí)作者,CHBE的助理教授Anushree Chatterjee說:“你可以通過對(duì)細(xì)胞的一系列不斷升級(jí)的煩惱來考慮它,最終導(dǎo)致它變?nèi)酢?rdquo;“這種方法為創(chuàng)造更有效的組合方法提供了巨大的潛力。”
雖然大腸桿菌有近4,000個(gè)個(gè)體基因,但確切的基因修飾序列似乎比被破壞的基因數(shù)量少得多,Otoupal說。盡管如此,研究人員仍計(jì)劃繼續(xù)優(yōu)化CHAOS方法,以尋求最有效的中斷。
今天在“自然通訊生物學(xué)”雜志上概述了這些研究結(jié)果,并可以開辟關(guān)于如何最好地限制病原體抗生素抗性的新研究途徑。
“疾病是非常有活力的,因此我們需要設(shè)計(jì)更智能的治療方法來控制其快速適應(yīng)率,”Chatterjee說。“我們實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)是展示這些方法的功效,然后找到將技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代臨床環(huán)境的方法。”
“在過去,沒有人真正認(rèn)為可能會(huì)減緩進(jìn)化,”Otoupal說。“但與其他任何事情一樣,進(jìn)化有規(guī)則,我們開始學(xué)習(xí)如何利用它們來發(fā)揮我們的優(yōu)勢(shì)。”
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