美國加州大學(xué)圣地亞哥分校研究團(tuán)隊(duì)16日在《自然·通訊》上發(fā)表論文稱，他們開發(fā)出一種新型基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)Pro-AG，能有效滅活賦予細(xì)菌抗生素抗性的基因，其效率比使用CRISPR系統(tǒng)對照方法高百倍。
抗生素的廣泛使用導(dǎo)致了環(huán)境中抗生素耐藥性細(xì)菌的流行。有證據(jù)表明，這些環(huán)境中的抗生素耐藥性來源會(huì)傳播給人類。專家預(yù)測，在未來幾十年中，抗生素耐藥性的威脅可能會(huì)急劇增加，如果不加控制，到2050年可導(dǎo)致每年約1000萬人因耐藥性細(xì)菌相關(guān)疾病而死亡。
細(xì)菌中賦予抗生素抗性的基因通常攜帶在被稱為質(zhì)粒的環(huán)狀DNA分子上。質(zhì)粒可以獨(dú)立于細(xì)菌基因組復(fù)制，攜帶抗生素抗性基因的質(zhì)粒的拷貝可以存在于每個(gè)細(xì)胞中，并具有在細(xì)菌之間轉(zhuǎn)移抗生素抗性的能力。使用CRISPR系統(tǒng)對這些質(zhì)粒進(jìn)行定點(diǎn)剪切編輯，破壞質(zhì)粒，可將抗生素抗性降低約100倍。Pro-AG系統(tǒng)則采用了一種高效的剪切—粘貼機(jī)制，在將基因盒插入賦予抗生素抗性的基因中之后，Pro-AG元件會(huì)通過自我擴(kuò)增機(jī)制復(fù)制自身，最終達(dá)到大幅降低抗生素抗性的目的。研究人員在論文中指出，Pro-AG系統(tǒng)在高拷貝數(shù)質(zhì)粒上對抗生素抗性標(biāo)記進(jìn)行功能失活，其效率是基于CRISPR系統(tǒng)的剪切—破壞方法的100倍。
除高效編輯高拷貝數(shù)質(zhì)粒外，Pro-AG還可以有效編輯大型質(zhì)粒和單拷貝基因組靶點(diǎn)，或引入功能基因，這為該系統(tǒng)在生物技術(shù)或生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的更廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
研究人員表示，Pro-AG技術(shù)可用于慢性細(xì)菌感染的治療，幫助治療如囊性纖維化、慢性尿路感染、結(jié)核病等疾病。而與各種現(xiàn)有的遞送機(jī)制結(jié)合，該技術(shù)還可以用于去除下水道、魚塘、飼養(yǎng)場等環(huán)境中的抗生素抗性菌株，大幅降低環(huán)境中抗生素抗性的發(fā)生率。
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