Вирусы занимаются доставкой CRISPR бактериям

CRISPR — это инструмент, который позволяет ученым точно копировать и вставлять геномы живых клеток. Это стало возможным благодаря ферменту, который вырезает участок ДНК из мишени и позволяет заменить его чем-то более полезным. Использование этой мощной технологии позволило ученым не только найти новые способы лечения болезней, но и создать более здоровые культуры, бороться с вредителями, удалять аллергены с домашних животных и превращать клетки в крошечные компьютеры.

В природе CRISPR изначально использовался бактериями в качестве защитного механизма от вирусов, которые охотятся на них, но в новом исследовании исследователи изменили ситуацию. Они разработали вирусы, охотящиеся за бактериями, бактериофаги (или фаги), которые могли нацеливаться на определенные штаммы бактерий и вводить им ДНК CRISPR, чтобы внести определенные изменения в их геном.

В лабораторных тестах фагам, обозначенным как T7 и лямбда, было поручено доставить гены E. coli, которые заставили бактерии флуоресцировать и изменить их устойчивость к антибиотику. И, конечно же, эти изменения были замечены в ошибках, что указывало на то, что это работает.

В следующем тесте команда использовала фаг лямбда для транспортировки редактора оснований цитозина. Этот инструмент не вырезает ДНК цели, а изменяет одну букву в последовательности, обеспечивая более мягкое редактирование для деактивации определенных генов.

«Здесь мы использовали базовый редактор в качестве своего рода программируемого переключателя для генов E. coli», — сказал Мэтью Нетери, ведущий автор исследования. «Используя подобную систему, мы можем вносить в геном высокоточные однобуквенные изменения без разрыва двухцепочечной ДНК, обычно связанного с нацеливанием CRISPR-Cas».

Последний тест был разработан для имитации более естественной среды с использованием искусственной экосистемы (EcoFAB). Это включало загрузку резервуара синтетической почвой из песка и кварца, некоторой жидкостью и тремя различными типами бактерий, включая кишечную палочку. Цель состояла в том, чтобы проверить, насколько хорошо фаги могут выследить свои цели в более реалистичной среде и могут ли они выделить кишечную палочку среди других видов.

Когда лямбда была введена в EcoFAB, и они добились приличного успеха в редактировании E. coli, команда сообщила об эффективности до 28% в популяции бактерий. Исследователи говорят, что при дальнейшей работе этот метод может в конечном итоге найти применение в крупномасштабном редактировании генов почвенных бактерий или даже кишечного микробиома.

«Мы рассматриваем это как механизм, помогающий микробиому», — сказал Родольф Баррангу, соответствующий автор исследования. — «Мы можем внести изменения в конкретную бактерию, а остальная часть микробиома останется невредимой. Это доказательство концепции, которую можно использовать в любом сложном микробном сообществе, что может привести к улучшению здоровья растений и желудочно-кишечного тракта — среды, важной для питания и здоровья.».

Исследование было опубликовано в журнале PNAS.