专家开发出利用CRISPR技术应对抗菌素耐药性的方法

全球范围内，抗生素耐药性(AMR)持续增加，大多数病原体的AMR率不断上升，并威胁着未来可能不再可能进行日常医疗程序，而长期处理的感染可能会再次导致死亡。因此，迫切需要新的工具来对抗抗菌素耐药性。

今年ESCMID全球大会(原ECCMID—巴塞罗那，4月27日至30日)上的一项新研究综述展示了如何使用最新的CRISPR-Cas基因编辑技术来帮助修改和攻击AMR细菌。该演讲由丹麦哥本哈根大学生物系的RodrigoIbarra-Chávez博士主讲。

CRISPR-Cas基因编辑技术是分子生物学中的一种突破性方法，可以精确改变生物体的基因组。这项革命性技术使其发明者JenniferDoudna和EmmanuelleCharpentier获得2020年诺贝尔化学奖，使科学家能够准确定位和修改生物体DNA(遗传密码)的特定片段。

CRISPR-Cas的功能就像分子“剪刀”一样，在引导RNA(gRNA)的指导下，可以在指定点切割DNA。这一作用有助于删除不需要的基因或将新的遗传物质引入生物体细胞，从而为先进疗法铺平道路。

Ibarra-Chávez博士说：“以毒攻毒，我们正在使用CRISPR-Cas系统(一种细菌免疫系统)作为一种创新策略来诱导细菌细胞死亡或干扰抗生素抗性表达——两者都有望作为新型序列特异性针对‘抗菌素’。”

他们的工作之一涉及创建针对抗菌素耐药基因的引导系统，该系统可以治疗感染并防止耐药基因的传播。

移动遗传元件(MGE)是细菌基因组的一部分，可以移动到其他宿主细胞或转移到另一个物种。这些元素通过水平基因转移驱动细菌进化。Ibarra-Chávez博士解释了重新利用移动遗传元件(MGE)和选择抗菌策略中涉及的传递机制对于到达目标细菌非常重要。

噬菌体是一种感染细菌的病毒，也被认为是MGE，因为有些噬菌体可以在宿主细胞中保持休眠状态并垂直转移。他的团队使用的MGE是噬菌体卫星，是噬菌体的寄生虫。

他说，“这些‘噬菌体卫星’劫持噬菌体病毒颗粒的一部分，以确保它们转移到宿主细胞。与噬菌体相反，卫星可以感染细菌而不破坏它们，这为涉及噬菌体的现有方法提供了一步改变，因此开发病毒颗粒库，可安全用于通过基因传递进行检测和修饰等应用。

“噬菌体颗粒非常稳定，易于运输和在医疗环境中应用。我们的任务是为其应用制定安全指南并了解细菌可能产生的耐药机制。”

细菌可以进化出逃避CRISPR-Cas系统作用的机制，而递送载体可能容易受到抗MGE防御的影响。因此，Ibarra-Chávez博士的团队和其他人正在开发在递送有效负载中使用抗CRISPR和防御抑制剂来对抗这些防御，从而使CRISPR能够到达并攻击细胞中的AMR基因。

Ibarra-Chávez博士还讨论了采用CRISPR-Cas系统的组合策略如何提高目标细菌群体的抗生素敏感性。噬菌体对AMR细胞有特殊的选择压力，可以提高某些抗生素的效果。同样，将CRISPR-Cas与噬菌体和/或抗生素结合使用，可以通过靶向此类毒力/抗性基因来抑制感染性细菌可能产生的抗性机制，从而使这些疗法更安全。

他解释说：“细菌特别擅长适应并产生耐药性。我认为我们需要谨慎并尝试使用组合策略来避免耐药性的发展，同时监测和制定新技术指南。”

伊瓦拉-查韦斯博士主要致力于解决金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的耐药性。现在，他的团队将与MarthaClokie教授和ThomasSicheritz-Pontén教授合作，使用上述组合方法治疗A族链球菌坏死性软组织感染(食肉细菌)。