A kutatók egy átvihető és integráló, I. típusú CRISPR-alapú platformot fejlesztenek ki a szuperhibák szerkesztésére

Aixin YAN által vezetett kutatócsoport, A Molekuláris és Sejtbiológiai Kutatási Osztály docense, Természettudományi Kar, együttműködve Patrick CY WOO tiszteletbeli klinikai professzorral a Mikrobiológiai Tanszékről, Li Ka Shing Orvostudományi Kar, a Hongkongi Egyetem (HKU), beszámolt egy átvihető és integráló, I. típusú CRISPR-alapú platform kifejlesztéséről, amely hatékonyan képes szerkeszteni a különböző klinikai izolátumokat Pseudomonas aeruginosa , szuperbaktérium, amely képes különböző szöveteket és szerveket megfertőzni, és a kórházi fertőzések fő forrása.

A technika felgyorsíthatja a multirezisztens (MDR) kórokozók rezisztenciát meghatározó tényezőinek azonosítását és új rezisztencia-ellenes stratégiák kidolgozását.

A kutatás új utat nyitott a vadon élő baktériumfajok és izolátumok genomikus szerkesztésére, mint a klinikai és környezeti jelentőségűek, valamint az emberi mikrobiomot alkotók. Keretet is biztosított a prokarióta genomokban elterjedt más CRISPR-Cas rendszerek kihasználásához és a CRISPR-alapú eszközkészletek bővítéséhez. A kutatás a vezető tudományos folyóiratban jelent meg Nukleinsavak kutatása .

Háttér

A CRISPR-Cas rendszer magában foglalja a prokarióták adaptív immunrendszerét, amely lefegyverzi a betörő vírusokat a DNS hasításával. A DNS -szekvenciák megcélzásának és megváltoztatásának egyedülálló képessége miatt A CRISPR-Cas-t a következő generációs genomszerkesztési módszerként használták fel.

A módszer a 2. osztályú II. Típusú CRISPR/Cas9 rendszeren alapul, amely forradalmasította a genetikát és az orvostudományi kutatásokat számos szervezetben, és elnyerte a 2020 -as kémiai Nobel -díjat. Azonban, a 2. osztályú CRISPR-Cas rendszerek a prokariótákban természetesen kódolt CRISPR-Cas rendszereknek csak ~ 10% -át teszik ki. Alkalmazásaik a bakteriális genomok szerkesztésére meglehetősen korlátozottak.

Feltűnően, A különböző osztályokba és típusokba tartozó CRISPR-Cas rendszereket folyamatosan azonosítják, és mély tárolóként szolgálnak a CRISPR-alapú eszközkészletek bővítéséhez. A legváltozatosabb és legszélesebb körben elterjedt CRISPR-Cas rendszerek az I. típusú rendszerek, amelyek az összes azonosított CRISPR-Cas rendszer 50% -át teszik ki, és potenciálisan bővíthetik a CRISPR-alapú eszközkészleteket, és a 2. osztályú rendszerekhez nem hozzáférhető megkülönböztető előnyökkel rendelkeznek, mint például a magas specificitás, minimális célzás, és nagy töredék törlésekre képes.

Azonban, Az I. típusú CRISPR-Cas rendszer egy többkomponensű effektor komplexumra épül, amelyet kaszkádnak neveznek, hogy zavarja a DNS-t, amely nem könnyen átvihető heterológ gazdaszervezetekre, gátolja ezen természetesen bőséges CRISPR széles körű alkalmazását a genomszerkesztésben és a terápiában.

Kulcsfontosságú leletek

Korábban, a csapat egy rendkívül aktív I-F típusú CRISPR-Cas rendszert azonosított egy klinikai, multidrug rezisztensben P. aeruginosa PA154197 törzs, amelyet a Queen Mary Kórház véráramfertőzéses esetéből izoláltak. Jellemezték ezt a CRISPR-Cas rendszert, és sikeresen kifejlesztettek egy genomszerkesztő módszert, amely az MDR izolátumban alkalmazható, a natív I-F típusú CRISPR-Cas rendszer alapján. A módszer lehetővé tette az MDR klinikai izolátum rezisztenciát meghatározó tényezőinek gyors azonosítását és új rezisztencia-ellenes stratégia kidolgozását ( Cellajelentések , 2019, 29, 1707-1717).

Az I. típusú komplex kaszkád heterológ gazdaszervezetekre való átvitelének akadályának leküzdése érdekében, ebben a tanulmányban, a csapat klónozta az egész I-F típust cas operont integrálni tudó mini-CTX vektorba, és konjugációval szállította a kazettát heterológ gazdaszervezetekbe, a természetben elterjedt DNS -átviteli megközelítés. A mini-CTX vektor lehetővé tette a teljes kaszkád integrálását a konzerváltra attB genetikai lókusz a heterológ gazdaszervezetek genomjában, lehetővé téve számukra a "natív" típusú I-F CRISPR-Cas rendszer stabilizálását és működését.

A csapat kimutatta, hogy az átvitt I-F típusú kaszkád lényegesen nagyobb DNS-interferencia-kapacitást és nagyobb törésstabilitást mutat, mint az átvihető Cas9-rendszer, és hatékonyan (> 80%) és egyszerűséggel használható genomszerkesztésre, azaz egyetlen szerkesztő plazmid egylépéses transzformálásával.

Továbbá, kifejlesztettek egy fejlett transzferálható rendszert, amely egy nagyon aktív I-F típusú kaszkádot és egy rekombinázt is tartalmaz, hogy elősegítse a rendszer alkalmazását a gyenge homológ rekombinációs képességű törzsekben, vad P. aeruginosa genomszekvencia -információ nélküli izolátumok, és másban Pseudomonas faj.

Végül, a bevezetett I-F típusú kaszkád gének könnyen eltávolíthatók a gazdaszervezet genomjaiból a nagy DNS-fragmensek I-F kaszkád által közvetített deléciójával, hegmentes genomszerkesztést eredményez a gazdasejtekben. Bemutatták az átvihető rendszer alkalmazását a gének elnyomására is, kiemelve a kifejlesztett átvihető típusú I-F CRISPR rendszer robusztus és változatos alkalmazását.

Aixin Yan azt jósolta, hogy ez az új módszer nemcsak a kórokozók, hanem a mikrobiom szerkesztésére is kiterjed az emberi egészség elősegítése érdekében.

Hisszük, hogy a CRISPR-alapú technológia és terápiák új reményeket hoznak a szuperhibák elleni küzdelemben a jövőben . "

Dr. Aixin YAN, Egyetemi docens, Molekuláris és sejtbiológiai kutatási osztály, Természettudományi Kar, A hongkongi egyetem

• UMass Amherst Ph.D. a jelölt USDA-NIFA ösztöndíjat kap élelmiszer-allergia kutatásra
• A jó koleszterin megvédi a májat a gyulladástól és sérülésektől,