De techniek kan de identificatie van resistentiedeterminanten van multiresistente (MDR) pathogenen en de ontwikkeling van nieuwe antiresistentiestrategieën versnellen.
Het onderzoek opende een nieuwe weg om die wilde bacteriesoorten en isolaten genomisch te bewerken, zoals die met klinische en ecologische betekenis en die die het menselijke microbioom vormen. Het bood ook een kader om gebruik te maken van andere CRISPR-Cas-systemen die wijdverbreid zijn in prokaryotische genomen en om de op CRISPR gebaseerde toolkits uit te breiden. Het onderzoek is gepubliceerd in het toonaangevende wetenschappelijke tijdschrift Onderzoek naar nucleïnezuren .
Het CRISPR-Cas-systeem omvat het adaptieve immuunsysteem in prokaryoten dat binnendringende virussen ontwapent door hun DNA te splitsen. Vanwege het unieke vermogen om DNA-sequenties te targeten en te veranderen, CRISPR-Cas is uitgebuit als de volgende generatie genoombewerkingsmethode.
De methode is gebaseerd op het klasse 2 type II CRISPR/Cas9-systeem, die een revolutie teweeg heeft gebracht in de genetica en biomedisch onderzoek in een overvloed aan organismen en die de Nobelprijs voor de Scheikunde 2020 heeft gekregen. Echter, de klasse 2 CRISPR-Cas-systemen vertegenwoordigen slechts ∼10% van de CRISPR-Cas-systemen die van nature in prokaryoten worden gecodeerd. Hun toepassingen om bacteriële genomen te bewerken zijn vrij beperkt.
Opmerkelijk, CRISPR-Cas-systemen die tot verschillende klassen en typen behoren, worden continu geïdentificeerd, en ze dienen als een diep reservoir voor de uitbreiding van de op CRISPR gebaseerde toolkits. Het meest diverse en meest verspreide CRISPR-Cas-systeem is het type I-systeem dat 50% van alle geïdentificeerde CRISPR-Cas-systemen voor zijn rekening neemt en het potentieel heeft om de op CRISPR gebaseerde toolkits uit te breiden met onderscheidende voordelen die niet toegankelijk zijn met de klasse 2-systemen, zoals hoge specificiteit, minimale off-targeting, en in staat tot grote fragmentverwijderingen.
Echter, type I CRISPR-Cas-systeem hangt af van een multi-component effectorcomplex genaamd Cascade om DNA te verstoren dat niet gemakkelijk overdraagbaar is naar heterologe gastheren, het belemmeren van de wijdverbreide toepassing van deze natuurlijk overvloedige CRISPR voor genoombewerking en therapieën.
Eerder, het team heeft een zeer actief type I-F CRISPR-Cas-systeem geïdentificeerd in een klinisch multidrugresistent P. aeruginosa stam PA154197 die werd geïsoleerd uit een bloedbaaninfectie in het Queen Mary Hospital. Ze karakteriseerden dit CRISPR-Cas-systeem en ontwikkelden met succes een genoombewerkingsmethode die toepasbaar is in het MDR-isolaat op basis van dit native type I-F CRISPR-Cas-systeem. De methode maakte een snelle identificatie mogelijk van de resistentiedeterminanten van het klinische MDR-isolaat en de ontwikkeling van een nieuwe anti-resistentiestrategie ( Mobiele rapporten , 2019, 29, 1707-1717).
Om de barrière van de overdracht van de complexe type I Cascade naar heterologe gastheren te overwinnen, in dit onderzoek, het team heeft het hele type I-F . gekloond cas operon in een integratiebekwame vector mini-CTX en leverde de cassette door conjugatie in heterologe gastheren, een DNA-overdrachtsbenadering die in de natuur gebruikelijk is. De mini-CTX-vector maakte de integratie van de gehele Cascade op de geconserveerde attB genetische locus in het genoom van de heterologe gastheren, waardoor ze een "native" type I-F CRISPR-Cas-systeem kunnen herbergen dat stabiel kan worden uitgedrukt en functioneren.
Het team toonde aan dat het overgedragen type I-F Cascade een aanzienlijk grotere DNA-interferentiecapaciteit en hogere stamstabiliteit vertoont dan het overdraagbare Cas9-systeem en kan worden gebruikt voor genoombewerking met efficiëntie (> 80%) en eenvoud, d.w.z. door een transformatie in één stap van een enkel bewerkingsplasmide.
Verder, zij ontwikkelden een geavanceerd overdraagbaar systeem dat zowel een zeer actieve type I-F Cascade als een recombinase omvat om de toepassing van het systeem in stammen met een slechte homologe recombinatiecapaciteit te bevorderen, wild P. aeruginosa isolaten zonder genoomsequentie-informatie, en in andere Pseudomonas soort.
als laatste, de geïntroduceerde type I-F Cascade-genen kunnen gemakkelijk uit de gastheergenomen worden verwijderd door de I-F Cascade-gemedieerde deletie van grote DNA-fragmenten, wat resulteert in littekenloze genoombewerking in de gastheercellen. De toepassing van het overdraagbare systeem voor genrepressie werd ook aangetoond, met de nadruk op de robuuste en diverse toepassingen van het ontwikkelde overdraagbare type I-F CRISPR-systeem.
Dr. Aixin Yan voorspelde dat deze nieuwe methode zal worden uitgebreid tot het bewerken van niet alleen ziekteverwekkers, maar ook het microbioom om de menselijke gezondheid te bevorderen.
Wij zijn van mening dat op CRISPR gebaseerde technologie en therapieën nieuwe hoop zullen bieden om in de toekomst superbugs te bestrijden ."
Dr. Aixin YAN, Collega Professor, Onderzoeksafdeling voor Moleculaire &Celbiologie, Wetenschapsfaculteit, De Universiteit van Hong Kong
Darmimmuuncellen kunnen verantwoordelijk zijn voor veranderingen in het metabolisme, vindt onderzoek
Leidt hypertensie altijd tot ernstige COVID-19?
Penismicrobioom is reservoir voor bacteriële vaginose-geassocieerde bacteriën
Hoe u uw immuunsysteem kunt versterken om het coronavirus te bestrijden
Longmicroben kunnen helpen bij het voorspellen van resultaten bij ernstig zieken
De ziekte van Parkinson kan worden voorkomen door darmmicroben
Nieuw model voor vaginale microbioomtransplantatie
Bacteriële vaginose is een aandoening die duizenden vrouwen wereldwijd treft, en wordt niet alleen in verband gebracht met vaginale symptomen, maar ook met zwangerschapsgerelateerde complicaties, waar
Een type darmbacteriën kan het risico op darmkanker verhogen
Nieuw onderzoek gepresenteerd op de NCRI-kankerconferentie van 2019 heeft aangetoond dat mensen met een bepaald type bacteriën in hun ingewanden meer kans hebben om darmkanker te ontwikkelen.
Patiënten met PDS kunnen baat hebben bij vitamine D-supplementen,
suggereert nieuw onderzoek Volgens een nieuwe studie van onderzoekers van de Universiteit van Sheffield, het nemen van vitamine D-supplementen kan helpen om de pijnlijke symptomen van het prikkelbare