Решение ключевого узкого места в открытии лекарств
Многие существующие антибиотики были получены из почвенных бактерий, которые естественным образом производят эти токсины для защиты от конкурентов. Однако попытки извлечь больше терапевтических средств из почвы столкнулись с проблемой. Большинство видов невозможно вырастить в лаборатории, и даже культивируемые почвенные бактерии скрывают свои наиболее перспективные токсины в «чёрном ящике» биосинтетического генного кластера (BGC) — группы генов, функционирующих как единое целое для кодирования производства молекулы.
BGCs в лабораторных условиях разочаровывающе «молчат». Учёные часто могут получить к ним доступ, только захватив весь целевой геном(ы) в неорганизованную библиотеку фрагментов ДНК, а затем кропотливо перебирая множество клонов в поисках цели.
«Обычно мы ищем один клон в пуле от 10 000 до 50 000, — говорит Ян Буриан, постдок из лаборатории Шона Ф. Брэди в Университете Рокфеллера. — Это настоящее узкое место».
В новой статье, опубликованной в Nature Biotechnology, Брэди, Буриан и коллеги описывают новый метод, использующий технологию CRISPR для сокращения времени идентификации ДНК, продуцирующей новые антибиотики, с недель до всего двух дней.
Хотя CRISPR обычно работает, устраняя последовательности ДНК, модифицированная версия технологии может использоваться для нарушения экспрессии гена, а не его разрезания. Буриан и коллеги использовали этот модифицированный CRISPR-Cas9 для нацеливания на ген sacB — так называемый «ген контрселекции», который убивает бактерии в присутствии сахарозы. Они «замолчали» sacB только в том клоне, который хотели изолировать, а затем добавили сахарозу во весь пул клонов. Выжил только желаемый клон.
Часть энтузиазма вокруг нового метода связана с тем, что он позволит ускорить открытие лекарств. Лаборатория Брэди уже использовала новый метод для извлечения более 60 новых BGC за рекордное время.
«Теперь мы можем проверять гораздо больше биоразнообразия и намного быстрее, — говорит Буриан. — Новые открытия начнут происходить с такой скоростью, которая раньше была просто невозможна».