Teknikken kan akselerere identifiseringen av resistensdeterminanter for multiresistente (MDR) patogener og utviklingen av nye anti-resistens strategier.
Forskningen åpnet en ny måte å genomisk redigere de ville bakterieartene og isolatene, slik som de med klinisk og miljømessig betydning og de som danner humant mikrobiom. Det ga også et rammeverk for å utnytte andre CRISPR-Cas-systemer som er utbredt i prokaryote genomer og utvide de CRISPR-baserte verktøysettene. Forskningen er publisert i det ledende vitenskapelige tidsskriftet Forskning på nukleinsyrer .
CRISPR-Cas-systemet består av det adaptive immunsystemet i prokaryoter som avvæpner invaderende virus ved å spalte deres DNA. På grunn av sin unike evne til å målrette og endre DNA -sekvenser, CRISPR-Cas har blitt utnyttet som neste generasjons genomredigeringsmetode.
Metoden er basert på klasse 2 type II CRISPR/Cas9 system, som har revolusjonert genetikk og biomedisinsk forskning i en mengde organismer og ble tildelt Nobelprisen i kjemi i 2020. Derimot, klasse 2 CRISPR-Cas-systemene representerer bare ∼10% av CRISPR-Cas-systemene som er naturlig kodet i prokaryoter. Deres applikasjoner for å redigere bakterielle genomer er ganske begrenset.
Bemerkelsesverdig, CRISPR-Cas-systemer som tilhører forskjellige klasser og typer identifiseres kontinuerlig, og de fungerer som et dypt reservoar for utvidelse av CRISPR-baserte verktøykasser. De mest mangfoldige og mest distribuerte CRISPR-Cas-systemene er type I-systemet som står for 50% av alle identifiserte CRISPR-Cas-systemer og har potensial til å utvide de CRISPR-baserte verktøysettene med særegne fordeler som ikke er tilgjengelige med klasse 2-systemene, for eksempel høy spesifisitet, minimal off-targeting, og kan slette store fragmenter.
Derimot, type I CRISPR-Cas-system henger på et flerkomponent effektorkompleks kalt Cascade for å forstyrre DNA som ikke er lett overførbart til heterologe verter, hindrer den utbredte anvendelsen av disse naturlig rikelig CRISPR for genomredigering og terapi.
Tidligere, teamet har identifisert et svært aktivt type I-F CRISPR-Cas-system i en klinisk multiresistent medisin P. aeruginosa stamme PA154197 som ble isolert fra en infeksjonssak i blodet på Queen Mary Hospital. De karakteriserte dette CRISPR-Cas-systemet og utviklet vellykket en genomredigeringsmetode som kan brukes i MDR-isolatet basert på dette opprinnelige type I-F CRISPR-Cas-systemet. Metoden muliggjorde rask identifisering av resistensdeterminantene til det kliniske isolatet av MDR og utvikling av en ny antiresistensstrategi ( Cellerapporter , 2019, 29, 1707-1717).
For å overvinne barrieren for å overføre den komplekse type I Cascade til heterologe verter, I denne studien, laget klonet hele typen I-F cas operon i en integrasjonskunnig vektor mini-CTX og leverte kassetten til heterologe verter ved konjugering, en vanlig DNA -overføringsmetode. Mini-CTX-vektoren muliggjorde integrering av hele Cascade på de bevarte attB genetisk lokus i genomet til de heterologe vertene, gjør dem i stand til å ha et "native" type I-F CRISPR-Cas-system som kan uttrykkes stabilt og fungere.
Teamet viste at den overførte type I-F Cascade viser en betydelig større DNA-interferenskapasitet og høyere belastningsstabilitet enn det overførbare Cas9-systemet og kan brukes til genomredigering med effektivitet (> 80%) og enkelhet, dvs. ved en ett-trinns transformasjon av et enkelt redigeringsplasmid.
Dessuten, de utviklet et avansert overførbart system som inkluderer både en svært aktiv type I-F Cascade og en rekombinase for å fremme anvendelsen av systemet i stammer med dårlig homolog rekombinasjonskapasitet, vill P. aeruginosa isolerer uten genom -sekvensinformasjon, og i andre Pseudomonas arter.
Til slutt, de introduserte type I-F Cascade-genene kan lett fjernes fra vertsgenomene gjennom I-F Cascade-mediert sletting av store DNA-fragmenter, resulterer i scarless genomredigering i vertscellene. Anvendelsen av det overførbare systemet for genrepresjon ble også demonstrert, fremhever de robuste og mangfoldige applikasjonene til det utviklede overførbare type I-F CRISPR-systemet.
Dr Aixin Yan spådde at denne nye metoden vil bli utvidet til å redigere ikke bare patogener, men også mikrobiom for å fremme menneskers helse.
Vi tror at CRISPR-basert teknologi og terapier vil bringe nye forhåpninger til å beregne superbugs i fremtiden . "
Dr Aixin YAN, Førsteamanuensis, Forskningsavdeling for molekylær og cellebiologi, Det naturvitenskapelige fakultet, Universitetet i Hong Kong
Parkinsons sykdom kan forebygges av tarmmikrober
Åpne en smal spiserør
Hurtigmat kan være den viktigste synderen i tenåringsdepresjon
Forskere løser mystisk tilfelle av auto bryggerisyndrom
Mikrober kan forutsi dødelige utfall hos ventilerte COVID-19-pasienter
Gassdetekterende elektronisk pille for diagnose av gastrointestinale plager
Oral sex kan utløse bakteriell vaginose
En ny studie publisert i tidsskriftet PLOS Biologi har avslørt forskjellige mikrobielle populasjoner som kan lette vaginal kolonisering av patogener, som igjen kan forlenge egenskapene til bakteriel
Husdyr som sannsynligvis ikke overfører SARS-CoV-2,
sier forskere Forskere i Spania og Tyskland har utført en studie som viser at tamhunder neppe vil bidra til overføring og spredning av alvorlig akutt respiratorisk syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2)-a
Metformin kan hjelpe tarmlekkasje
Et team av forskere fra University of California, San Diego, har vellykket brukt tarmorganoider i laboratoriet for å vise effekten av medisiner for å behandle tilstander som lekk tarm. Studien fikk ti