CRISPR:n käyttö antibioottiresistenssin kääntämiseen

Antibioottiresistenssin nousu

Bakteeri-infektiot ovat paljon vähemmän tappavia kuin ennen antibioottien käyttöönottoa.

”Ennen antibiootteja infektiot, kuten tulirokko, saattoivat johtaa jopa sydänongelmiin. Leikkaukset johtivat usein tappaviin veren infektioihin, kuten bakteremiaan tai verenmyrkytykseen.”

Maailma ilman antibiootteja

Koska antibiootit pelastavat hiljaa niin monia ihmishenkiä joka päivä, olemme alkaneet pitää niitä itsestäänselvyytenä. Mutta tämä on kaukana turvallisesta olettamuksesta. Bakteerit kehittyvät hyvin nopeasti, ja se, ettei kuole antibiooteihin, on voimakas evoluutiopaine. On siis yleistä, että uusi antibiootti menettää tehonsa 10-15 vuoden kuluttua.

Ainoa asia, joka piti antibiootit bakteerien resistenssin edellä, oli tutkijoiden pyrkimys löytää uusia molekyylejä vuosikymmen toisensa jälkeen. Tämä on hiljainen sota tutkijoiden ja taudinaiheuttajien välillä.

Viime aikoina taudinaiheuttajat alkoivat voittaa. Antibioottiresistenssi on kasvava ongelma erityisesti sairaaloissa tarttuvien sairauksien osalta. Antibioottiresistenssi tappaa vuosittain yli 1.27 miljoonaa ihmistä maailmanlaajuisesti. Vuoden 2000 jälkeen on löydetty hyvin vähän uusia antibioottiluokkia.

Lähde: Aphage

Arvoinen, kaikkialla läsnä olevien mikro- ja nanomuovien havaittiin vähentävän antibioottien tehoaJotkin uudemmat lähestymistavat voisivat auttaa, kuten antibakteeriset polymeerit, mRNA-rokotteettai eläviä antibiootteja, joita kutsutaan faageiksi.

Kaikki nämä uudet ideat auttavat, mutta mikään niistä ei poista ongelmaa, että bakteerit sopeutuvat nopeasti uusiin antibiootteihin ja antibakteerisiin menetelmiin.

Kalifornian yliopiston tutkijat ovat juuri löytäneet toisen konseptin, joka "kontaminoi" bakteeripopulaatioita niin, että ne menettävät antibioottiresistenssinsä hyödyntäen CRISPR-geeninmuokkausjärjestelmää.

He julkaisivat tuloksensa tutkimuksessa¹ otsikolla "Avioliiton geenimoottorimainen järjestelmä estää tehokkaasti antibioottiresistenssin bakteeripopulaatiossa".

CRISPR:n tekeminen antibiootiksi

Pitkäaikainen ponnistus

Tutkijat kehittivät vuonna 2019 CRISPR-pohjainen työkalu nimeltä Prokaryoottiaktiivinen genetiikka (Pro-AG).

Se häiritsee plasmidissa (bakteereissa yleinen pyöreä DNA-pätkä) olevia antibioottiresistenssitekijöitä koodaavia geenejä lisäämällä ne tarkasti kohdennettuihin geeneihin ja deaktivoimalla ne. Tämä lähestymistapa osoittautui lupaavaksi, sillä se ylittää tavanomaiset "leikkaus-ja-tuhoa"-tyyppiset CRISPR-antibioottiresistenssimenetelmät yli satakertaisesti.

Tiimi kehitti toisen sukupolven Pro-Active Genetics (Pro-AG) -järjestelmän nimeltä pPro-MobV.

Lähde: Mikrobilääkkeet ja resistenssi

Tämä päivitetty teknologia on suunniteltu paitsi poistamaan antibioottiresistenssiä, myös levittämään sitä bakteeriyhteisöissä ja poistamaan geenejä, jotka tekevät niistä resistenttejä antibiooteille.

Se teki niin käyttämällä bakteereja vastaan ​​aseena "konjugaalista siirtoa", prosessia, joka on samanlainen kuin bakteerien parittelu ja jolla on normaalisti keskeinen rooli antibioottiresistenssin aiheuttavien geenien leviämisessä. Tässä tapauksessa se sen sijaan levitti alttiutta antibiooteille.

Itse leviävä antibioottiherkkyys

Idea on samanlainen kuin muissa hyönteispopulaatioiden säätelymenetelmissä, joissa esimerkiksi malariaa levittävien hyttyspopulaatiot "kontaminoidaan" laboratoriossa valmistetuilla varianteilla, jotka eivät voi kantaa tautia, ja jotka levittävät ominaisuutta lisääntyessään.

”pPro-MobV:n avulla olemme tuoneet geeniohjatun ajattelun hyönteisistä bakteereihin populaatiomuokkauksen työkaluna. Tämän uuden CRISPR-pohjaisen teknologian avulla voimme ottaa muutaman solun ja antaa niiden olla neutraloimassa AR:ää suuressa kohdepopulaatiossa.”

Professorit Ethan Bier - UC San Diegon biologisten tieteiden tiedekunta

Tämä menetelmä loi laboratoriotestissä noin 1000-kertaisen vähennyksen bakteerien leviämisessä.

Pyyhkäise vierittääksesi →

Vielä tärkeämpää on, että se tehoaa myös biofilmeihin, tiheään bakteeriverkostoon, joka tarttuu pintoihin ja tekee niistä epäherkkiä antibiooteille ja desinfiointiaineille. Biofilmit ovat osallisina vakavimmissa infektioissa muodostamalla suojaavan esteen, joka rajoittaa lääkkeiden pääsyä ihoon.

”Biofilmin konteksti antibioottiresistenssin torjunnassa on erityisen tärkeä, koska tämä on yksi haastavimmista bakteerikasvun muodoista, jotka on voitettava klinikalla tai suljetuissa ympäristöissä, kuten vesiviljelylammikoissa ja jätevedenpuhdistamoissa.”

Professorit Ethan Bier - UC San Diegon biologisten tieteiden tiedekunta

Jätevesilaitosten ja maatilojen biofilmeihin vaikuttaminen voisi myös vähentää radikaalisti antibioottiresistenssin leviämistä ihmisiin.

"Jos eläimistä ihmisiin leviämistä voitaisiin vähentää, sillä voisi olla merkittävä vaikutus antibioottiresistenssiongelmaan, koska noin puolet siitä arvioidaan tulevan ympäristöstä."

Professorit Ethan Bier - UC San Diegon biologisten tieteiden tiedekunta

CRISPRin yhdistäminen bakteriofageihin

Menetelmää on tähän mennessä käytetty bakteeriplasmideissa. Mutta se voisi levitä bakteeripopulaatioihin myös erikoistuneiden virusten, bakteriofagien, kautta, jotka hyökkäävät vain bakteereja vastaan.

Tämä voisi tehdä siitä erityisen tehokkaan potilaiden tai suurten laitosten hoidossa, koska muunnetut virukset voivat lisääntyä ja levitä itsestään.

”Tämä teknologia on yksi harvoista tavoista, joista tiedän, että antibiooteille vastustuskykyisten geenien leviämistä voidaan aktiivisesti kääntää sen sijaan, että vain hidastettaisiin tai torjuttaisiin niiden leviämistä.”

Justin Meyer - UC San Diegon biologisten tieteiden tiedekunta

Yhteenveto

Antibioottiresistenssi on kasvava ongelma, vaikka uusien tieteellisten ponnistelujen myötä voitaisiinkin jonkin aikaa löytää uusia lääkkeitä ja muita antiseptisiä menetelmiä seurausten pitämiseksi loitolla.

Nykyaikaisen geenitekniikan ansiosta antibioottiresistenssin ilmaantuminen ei ehkä jonain päivänä olekaan kohtalokas tapaus, joka iskee mihinkään uuteen hoitoon noin kymmenen vuoden kuluttua sen julkaisemisesta.

Tämä tutkimus havainnollistaa CRISPR-teknologian poikkeuksellista monipuolisuutta, joka on kehittynyt mielenkiintoisesta geneettisestä mekanismista työkaluksi geneettisten sairauksien parantamiseen, viljelykasvien muokkaamiseen ja nyt jopa antibioottiresistenssin lievittämiseen.

CRISPR-teknologiaan investoiminen

Editasin perusti CRISPR-Cas9:n löytäjä Jennifer Doudna. Editas aloitti työskentelyn Cas9:n kanssa, mutta on nyt keskittynyt kehittämäänsä Cas12a:n omaan versioon: AsCas12a.

Voit lukea lisää Cas12a:n ainutlaatuisista ominaisuuksista artikkelistamme ”Mikä on CRISPR-Cas12a2? & Miksi sillä on väliä?".

Lähde: Editas

Voit myös lukea yleiskatsauksen kaikista Jennifer Doudnan yrityksistä vastaavasta artikkelista ”Parhaat Jennifer Doudnan katsottavat yritykset"

Editas keskittyy sirppisolutautiin (SCD) ja beetatalassemiaan, 2 sairautta, joissa se hävisi kilpailun ensimmäisen hoidon hyväksymisestä kilpailijoille CRISPR Therapeutics ja BlueBirdBio.

Kaiken kaikkiaan SCD-ohjelma (äskettäin nimetty uudelleen Reni-Celliksi) on lykätty useita kertoja, mikä on herättänyt huolta sijoittajien keskuudessa, ja sitä on sittemmin keskitetty uudelleen in vivo -hoitoon erottaakseen sen jo hyväksytyistä SCD-hoidoista.

Siitä huolimatta Editas omistaa merkittäviä patentteja CRISPR-Cas12:lle, jota ovat käyttäneet Australian New South Walesin yliopiston tutkijat, kehittää COVID-19-liuskatesti, mikä havainnollistaa teknologian potentiaalia geenimuokkauksen ulkopuolella.

Editas myös allekirjoitti vuonna 2023 50 miljoonan dollarin sopimuksen Vertexin kanssa Editasin Cas9-immateriaalioikeuksien käytöstä.

Editas keskittyy muihin CRISPR-versioihin kuin "klassiseen" CRISPR-Cas9:ään, ja sen tutkimusimmateriaalioikeuksista voi olla hyötyä kumppanuuksien luomisessa ja tulojen tuottamisessa ilman FDA:n hyväksymää tuotetta, ja lisäksi kassavirtaa kertyy vuoteen 2026 asti.

Koska Cas12a näyttää osoittautuvan yhä enemmän luokkansa parhaaksi menetelmäksi monigeeniseen muokkaukseen, Editasin asiantuntemus ja keskittyminen tähän CRISPR-varianttiin saattavat osoittautua voittavaksi valinnaksi pitkällä aikavälillä.

(Voit lukea lisää muista CRISPR-yrityksistä vastaavasta artikkelistamme ”5 parasta CRISPR-yritystä, joihin kannattaa sijoittaa".)

Viimeisimmät Editas (EDIT) -osakeuutiset ja -kehitys

Viitattu tutkimus

^{1. Kaduwal, S., Stuart, EC, Auradkar, A. et ai. Avioliiton geenimoottorimainen järjestelmä estää tehokkaasti antibioottiresistenssin bakteeripopulaatiossaNPJ. Mikrobilääkkeet ja resistenssi. 4, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44259-026-00181-z}