Fuerscher entwéckelen eng transferéierbar an integrativ Typ I CRISPR-baséiert Plattform fir Superbugs z'änneren

E Fuerschungsteam gefouert vum Dr Aixin YAN, Associate Professor vun der Research Division for Molecular &Cell Biology, Fakultéit fir Wëssenschaft, an Zesummenaarbecht mam Honorary Clinical Professor Patrick CY WOO vum Department of Microbiology, Li Ka Shing Fakultéit fir Medezin, der Universitéit vun Hong Kong (HKU), bericht d'Entwécklung vun enger transferéierbar an integrativer Typ I CRISPR-baséierter Plattform déi effizient déi verschidde klinesch Isolate vun Pseudomonas aeruginosa , e Superbug fäeg verschidde Stoffer an Organer ze infizéieren an eng Haaptquell vun nosokomialen Infektiounen.

D'Technik kann d'Identifikatioun vu Resistenz Determinante vu Multidrug resistente (MDR) Pathogenen an d'Entwécklung vun neie Anti-Resistenz Strategien beschleunegen.

D'Fuerschung huet eng nei Avenue opgemaach fir genomesch dës wilde Bakterienaarten z'isoléieren an ze isoléieren, wéi déi mat klinescher an ökologescher Bedeitung an déi, déi mënschlecht Mikrobiom bilden. Et huet och e Kader geliwwert fir aner CRISPR-Cas Systemer ze verbreeden, déi a prokaryotesche Genome verbreet sinn an d'CRISPR-baséiert Toolkits auszebauen. D'Recherche gouf am Leading Science Journal verëffentlecht Nukleinsäure Fuerschung .

Hannergrond

CRISPR-Cas System ëmfaasst den adaptiven Immunsystem a Prokaryoten déi invasiv Virussen desarméieren andeems se hir DNA spalten. Wéinst senger eenzegaarteger Fäegkeet fir DNA Sequenzen ze zielen an z'änneren, CRISPR-Cas gouf exploitéiert als déi nächst Generatioun Genom Editéiermethod.

D'Method baséiert op dem Class 2 Type II CRISPR/Cas9 System, déi d'Genetik a biomedizinesch Fuerschung an enger Onmass vun Organismen revolutionéiert huet an den 2020 Nobelpräis an der Chemie krut. Wéi och ëmmer, d'Klass 2 CRISPR-Cas Systemer stellen nëmmen ∼10% vun de CRISPR-Cas Systemer duer, déi natierlech a Prokaryoten codéiert sinn. Hir Uwendungen fir bakteriell Genom ze änneren sinn zimlech limitéiert.

Bemierkenswäert, CRISPR-Cas Systemer déi zu verschiddene Klassen an Aarte gehéieren ginn kontinuéierlech identifizéiert, a si déngen als en déiwe Reservoir fir d'Expansioun vun den CRISPR-baséiert Toolkits. Déi meescht divers a breet verdeelt CRISPR-Cas Systemer ass den Typ I System deen 50% vun alle identifizéierten CRISPR-Cas Systemer ausmécht an de Potenzial huet d'CRISPR-baséiert Toolkits auszebauen mat ënnerscheedleche Virdeeler déi net zougänglech sinn mat de Klass 2 Systemer, wéi héich Spezifizitéit, minimal Off-Targeting, a fäeg fir grouss Fragment Läschen.

Wéi och ëmmer, Typ I CRISPR-Cas System hänkt vun engem Multi-Komponent Effector Komplex bezeechent deen als Cascade bezeechent gëtt fir DNA ze stéieren wat net einfach op heterolog Hosten transferéierbar ass, déi verbreet Uwendung vun dësen natierleche ville CRISPR fir Genom Editéieren an Therapeutik ze behënneren.

Schlëssel Erkenntnisser

Virdrun, d'Team huet en héich aktiven Typ I-F CRISPR-Cas System an engem klineschen multidrug resistente identifizéiert P. aeruginosa Stamm PA154197 deen aus engem Bluttstrouminfektiounsfall am Queen Mary Spidol isoléiert gouf. Si hunn dëse CRISPR-Cas System charakteriséiert an erfollegräich eng Genom-Editéiermethod entwéckelt, applicabel am MDR Isolat baséiert op dësem nativen Typ I-F CRISPR-Cas System. D'Method erlaabt eng séier Identifikatioun vun de Resistenz Determinanten vum MDR klineschen Isolat an d'Entwécklung vun enger neier Anti-Resistenz Strategie ( Zellberichter , 2019, 29, 1707-1717).

Fir d'Barrière ze iwwerwannen fir de komplexe Typ I Cascade op heterolog Hosten ze transferéieren, an dëser Etude, d'Team huet de ganzen Typ I-F gekloont cas operon an eng Integratiounskompetent Vektor Mini-CTX an huet d'Kassett an heterologen Hosten duerch Konjugatioun geliwwert, eng DNA Transfer Approche allgemeng an der Natur. De Mini-CTX Vektor huet d'Integratioun vun der ganzer Kaskade op déi konservéiert erméiglecht attB genetesch Locus am Genom vun den heterologen Hosten, erméiglecht hinnen en "gebiertegen" Typ I-F CRISPR-Cas System z'erhalen deen stabil ausgedréckt a funktionnéiert ka ginn.

D'Team huet gewisen datt den iwwerdriwwenen Typ I-F Cascade eng wesentlech méi grouss DNA Amëschungskapazitéit a méi héich Stammstabilitéit weist wéi den transferable Cas9 System a ka benotzt gi fir Genom Editéiere mat Effizienz (> 80%) an Einfachheet, dh duerch eng Stuf-Transformatioun vun engem eenzegen Editing Plasmid.

Ausserdeem, si hunn en erweiderten transferéierbare System entwéckelt deen souwuel eng héich aktiv Typ I-F Cascade wéi och eng Rekombinase enthält fir d'Applikatioun vum System a Stämme mat enger schlechter homologer Rekombinatiounskapazitéit ze promoten, wëll P. aeruginosa isoléiert ouni Genom Sequenz Informatioun, an an aneren Pseudomonas Arten.

Endlech, déi agefouert Typ I-F Cascade Genen kënne ganz einfach aus de Hostgenome geläscht ginn duerch d'I-F Cascade-mediéiert Läschen vu grousse DNA Fragmenter, resultéiert an enger schaarfer Genom Editéierung an den Hostzellen. D'Applikatioun vum transferéierbare System fir d'Genrepressioun gouf och bewisen, Highlight déi robust an divers Uwendungen vum entwéckelt transferéierbare Typ I-F CRISPR System.

Den Dr Aixin Yan huet virausgesot datt dës nei Method erweidert gëtt fir net nëmmen Pathogenen z'änneren, awer och Mikrobiom fir d'mënschlech Gesondheet ze förderen.

Mir gleewen datt CRISPR-baséiert Technologie an Therapien nei Hoffnungen op Superbugs an der Zukunft bréngen . "

Dr Aixin YAN, Associate Professor, Research Division for Molecular &Cell Biology, Fakultéit fir Wëssenschaft, D'Universitéit vun Hong Kong

• UMass Amherst Ph.D. Kandidat kritt USDA-NIFA Gemeinschaft fir Liewensmëttelallergie Fuerschung
• Gutt Cholesterin schützt d'Liewer géint Entzündung a Verletzungen,