CRISPR поможет вирусам убивать бактерии

Американские компании успешно протестировали генетически модифицированные бактериофаги, запрограммированные на уничтожение бактерий. Об этом ученые рассказали на конференции CRISPR 2017 в Биг Скай, штате Монтана.

Бактериофаги — вирусы, избирательно уничтожающие бактериальные клетки — давно используются для борьбы с инфекциями. В отличие от антибиотиков, бактериофаги меньше вредят микробиому человека. Однако разработки таких методов терапии ведутся медленно. К тому же бактерии быстро эволюционируют и вырабатывают резистентность.

Компания Locus Biosciences надеется изменить ситуацию с помощью технологии генетического редактирования. CRISPR представляет собой особые участки бактериальной ДНК — короткие палиндромные кластерные повторы. В систему CRISPR встроена ДНК, которая задает направление модифицированной гидовой РНК. А РНК, в свою очередь, отслеживает гены, обеспечивающие устойчивость к антибиотикам, и присоединяется к ним.

Как только бактериофаг инфицирует бактерию, гидовая РНК присоединяется к нужному гену. В результате бактерия вырабатывает энзим Cas3. Такой механизм срабатывает и при обычных обстоятельствах — он используется для уничтожения фагов. Но после модификации энзим направленно уничтожает не бактериофаги, а генетическую последовательность, которая обеспечивает устойчивость к антибиотикам. Таким образом, бактерия разрушает свою собственную защиту. Постепенно Cas3 уничтожает всю ДНК, и бактерия погибает. Первые испытания на мышах помогли особям избавиться от потенциальное смертоносной инфекции.

Похожие методики с использованием CRISPR также тестирует компания Eligo Bioscience. Как сообщает журнал Nature, обе компании планируют начать клинические испытания через 18-24 месяца. Для начала генетическое редактирование применят для борьбы с бактериальными инфекциями. Со временем методика позволит вносить в микробиом человека более точные коррективы, например, бороться с бактериями, провоцирующими ожирение, аутизм и некоторые виды рака. Возможно, именно CRISPR поможет ученым установить связь между этими заболеваниями и микробиомом.

Исследователи признают, что существует несколько ограничений. Для борьбы с инфекциями потребуется большое количество бактериофагов, и пока неясно, какую иммунную реакция в организме они вызовут. Фаги могут «передать» гены устойчивости к антибиотикам неустойчивым бактериям и усложнить лечение. Нельзя недооценивать и возможности бактерий к эволюционированию — со временем они смогут выработать иммунитет даже к модифицированным бактериофагам.

Ранее ученые из Висконсинского университета в Мэдисоне применили технологию CRISPR для разработки пробиотика, приводящего к самоуничтожению болезнетворных бактерий. Ученые «разрезали» ДНК с помощью фермента Cas, после чего выявили и уничтожили гены бактерии, отвечающих за уничтожение бактериофагов.