Программируемый антибиотик использует фермент для атаки на устойчивые микробы
Исследователи из Университета Рокфеллера разработали «программируемый» метод антибиотикотерапии, который избирательно уничтожает вредные бактерии, особенно несущие гены устойчивости, и сохраняет здоровое микробное сообщество.
Принцип работы
В основе метода лежит бактериальный фермент Cas9, часть системы CRISPR, которую бактерии используют для защиты от вирусов. Ученые направили эту систему против самих бактерий:
- Они создали направляющие последовательности (spacers), соответствующие целевым бактериальным генам (например, генам устойчивости к антибиотикам).
- Эти последовательности вместе с геном Cas9 вводятся в бактериальную клетку.
- Фермент Cas9 находит и разрезает заданную последовательность ДНК, что приводит к гибели клетки или удалению целевого гена.
Результаты экспериментов
- Селективное уничтожение: Cas9, запрограммированный на ген устойчивости к канамицину, убил большинство устойчивых Staphylococcus aureus, но оставил чувствительные к антибиотику штаммы.
- Борьба с плазмидами устойчивости: Cas9 уничтожил плазмиды, несущие ген устойчивости к тетрациклину, в штамме MRSA (Staphylococcus aureus). Это не только вернуло клеткам чувствительность к антибиотику, но и предотвратило приобретение устойчивости другими клетками («иммунизация»).
- Эксперименты на животных: Метод подтвердил эффективность in vivo, селективно уничтожив канамицин-устойчивый Staph на коже мышей.
Значение и перспективы
- Новый класс антибиотиков: Подход может стать новым оружием против устойчивых микробов и снизить риск вторичных инфекций, таких как вызываемая Clostridium difficile (C. diff).
- Инструмент для исследований: Программируемые ферменты Cas9 позволят изучать сложные микробные сообщества организма, удаляя их члены по одному и наблюдая за последствиями.
- Текущее ограничение: Для доставки системы в клетки использовались специфичные бактериофаги. Для клинического применения необходим менее избирательный метод доставки.