Систематическое исследование эффективности CRISPR-антимикробных агентов

Международная команда под руководством Института РНК-инфекционных исследований Гельмгольца (HIRI) впервые провела систематическое изучение эффективности CRISPR-антимикробных средств на примере полирезистентных и гипервирулентных бактерий. Результаты опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

CRISPR-Cas системы, адаптивный иммунный механизм бактерий, предлагают возможность селективного уничтожения микробов на основе генетических последовательностей. Однако до сих пор не хватало систематических исследований для оценки их эффективности.

Исследование сосредоточено на Klebsiella pneumoniae — бактерии, печально известной своей устойчивостью к антибиотикам.

Ключевые выводы исследования

  • Разная эффективность нуклеаз: Различные CRISPR-нуклеазы демонстрируют широкий разброс в эффективности. Нуклеазы, нацеленные на ДНК, показали превосходные результаты по сравнению с теми, которые нацелены на РНК.
  • Влияние штамма бактерии: Разные типы K. pneumoniae показали различную чувствительность к одному и тому же CRISPR-антимикробному агенту, несмотря на использование идентичных нуклеаз для нацеливания на идентичные участки генома. Это первое исследование, демонстрирующее, что антибактериальная эффективность может варьироваться даже между родственными штаммами.
  • Причина вариативности: Разницу в эффективности между родственными бактериями авторы связывают с особенностями укладки (фолдинга) направляющих CRISPR РНК.
  • Прогнозирование эффективности: Проведя полногеномный скрининг на разных типах K. pneumoniae, исследователи выявили принципы дизайна и параметры для возможных CRISPR-антимикробных средств. Это позволило обучить алгоритм для прогнозирования их эффективности.
  • Доставка с помощью фагов: Команда также исследовала доставку агентов, используя бактериофаги в качестве транспортных средств. Фаги были оснащены модифицированными хвостовыми фибриллами для увеличения спектра действия CRISPR-груза.

Исследование закладывает основу для дальнейшей разработки CRISPR как средства для предотвращения или лечения инфекций, устойчивых к антибиотикам.