CRISPR于1987年出现于日本,当时的研究人员报告称,他们在大肠杆菌基因组中发现了一种不寻常的结构,其中包含一系列重复片段,中间以独特的间隔序列隔开。后来的研究表明,间隔序列对应了感染细菌细胞的噬菌体的序列。在一些原核生物和古生物中,CRISPR和CRISPR相关蛋白(Cas)作为一种适应性免疫系统,抵御入侵的噬菌体和质粒。在之后的文章中,科学家将CRISPR系统描述成一种独特的RNA沉默系统,通过RNA的同源依赖切割来起作用。
今天我们使用的许多抗生素,都可以有效地对抗多种细菌。但是误用抗生素可导致多重耐药菌的发展,即所谓的“超级细菌”。
美国麻省理工学院的生物学和电气工程师Timothy Lu称:“让我们感到失落的一个事实是,大多数广谱抗生素目前仍在使用,我们认为有很多后果与其有关。我们想知道,是否我们能够制备具有序列特异性效果的抗菌药物。”
Lu的研究小组利用其实验室开发的噬菌体传递技术,采用CRISPR-Cas——细菌用来防止病毒攻击的一个系统——来删除攻击型基因,如NDM-1,该基因能够使细菌对多种β-内酰胺类抗生素产生耐药性。
在三株具有不同耐药性的大肠杆菌组成的一个合成分组中,该研究小组能够利用他们的新策略,选择性地靶定他们想得到的菌株,同时保持其他细菌的完整性。研究小组治疗感染一种有害大肠杆菌的蜡虫(waxworm)幼虫,并且目前在小鼠中进行研究。相关研究结果发表在最近的《Nature Biotechnology》杂志。
虽然这种CRISPR-Cas系统很简单,而且构建起来很便宜,但是将该系统有效地传递到特定细菌,并不轻松。Lu说,这是其商业发展为一种疗法的最大障碍。当前在美国,还没有批准用于人类的噬菌体传递系统。
波士顿大学生物医学工程助理教授Ahmad Khalil没有参与这项研究,但是他指出:“将这项研究工作转化为一种疗法,将需要开发某种方法来传递这些构造。尽管如此,这项工作仍然代表了抗菌‘基因疗法’一个非常有趣的范例。”
另外一个研究小组在《Nature Biotechnology》发表的一项研究,描述了一种相同的方法来杀死恶性的、但无致病力的金黄色酿脓葡萄球菌(Staphylococcus aureus)。
这两个研究小组都为他们的新靶向系统,申请了专利。
在一项新的研究中,来自美国科罗拉多大学博尔德分校的研究人员发现当涉及到抵御入侵者时,细菌的运作方式与人类细胞极为相似,它们拥有开启和关闭免疫途径所需的相同核心分子机制。他们还揭示了这种共享的古老分子机......
CRISPR-Cas系统广泛存在于细菌、古菌和某些细菌的病毒中(bacteriophage),可以特异性识别并降解外源入侵的基因。根据CRISPR-Cas系统干扰机制的不同,这些系统被分为两类,即Cl......
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