生物通報道：CRISPR于1987年出現(xiàn)于日本，當(dāng)時的研究人員報告稱，他們在大腸桿菌基因組中發(fā)現(xiàn)了一種不尋常的結(jié)構(gòu)，其中包含一系列重復(fù)片段，中間以獨特的間隔序列隔開。后來的研究表明，間隔序列對應(yīng)了感染細(xì)菌細(xì)胞的噬菌體的序列。在一些原核生物和古生物中，CRISPR和CRISPR相關(guān)蛋白（Cas）作為一種適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，抵御入侵的噬菌體和質(zhì)粒。在之后的文章中，科學(xué)家將CRISPR系統(tǒng)描述成一種獨特的RNA沉默系統(tǒng)，通過RNA的同源依賴切割來起作用。

最近，研究人員發(fā)明了一種策略，利用廣受歡迎的CRISPR-Cas基因編輯系統(tǒng)，可選擇性地殺死引發(fā)疾病或產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌。了解更多……

今天我們使用的許多抗生素，都可以有效地對抗多種細(xì)菌。但是誤用抗生素可導(dǎo)致多重耐藥菌的發(fā)展，即所謂的“超級細(xì)菌”。

美國麻省理工學(xué)院的生物學(xué)和電氣工程師Timothy Lu稱：“讓我們感到失落的一個事實是，大多數(shù)廣譜抗生素目前仍在使用，我們認(rèn)為有很多后果與其有關(guān)。我們想知道，是否我們能夠制備具有序列特異性效果的抗菌藥物。”

Lu的研究小組利用其實驗室開發(fā)的噬菌體傳遞技術(shù)，采用CRISPR-Cas——細(xì)菌用來防止病毒攻擊的一個系統(tǒng)——來刪除攻擊型基因，如NDM-1，該基因能夠使細(xì)菌對多種β-內(nèi)酰胺類抗生素產(chǎn)生耐藥性。

在三株具有不同耐藥性的大腸桿菌組成的一個合成分組中，該研究小組能夠利用他們的新策略，選擇性地靶定他們想得到的菌株，同時保持其他細(xì)菌的完整性。研究小組治療感染一種有害大腸桿菌的蠟蟲（waxworm）幼蟲，并且目前在小鼠中進行研究。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《Nature Biotechnology》雜志。

雖然這種CRISPR-Cas系統(tǒng)很簡單，而且構(gòu)建起來很便宜，但是將該系統(tǒng)有效地傳遞到特定細(xì)菌，并不輕松。Lu說，這是其商業(yè)發(fā)展為一種療法的最大障礙。當(dāng)前在美國，還沒有批準(zhǔn)用于人類的噬菌體傳遞系統(tǒng)。

波士頓大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程助理教授Ahmad Khalil沒有參與這項研究，但是他指出：“將這項研究工作轉(zhuǎn)化為一種療法，將需要開發(fā)某種方法來傳遞這些構(gòu)造。盡管如此，這項工作仍然代表了抗菌‘基因療法’一個非常有趣的范例。”

另外一個研究小組在《Nature Biotechnology》發(fā)表的一項研究，描述了一種相同的方法來殺死惡性的、但無致病力的金黃色釀膿葡萄球菌（Staphylococcus aureus）。

這兩個研究小組都為他們的新靶向系統(tǒng)，申請了專利。

（生物通：王英）

延伸閱讀：Nature子刊：用CRISPR系統(tǒng)編輯瘧原蟲基因組

生物通推薦原文：
1. Citorik RJ, Mimee M, Lu TK. Sequence-specific antimicrobials using efficiently delivered RNA-guided nucleases. Nat Biotechnol. 2014 Sep 21. doi: 10.1038/nbt.3011.

2. Bikard D, Euler CW, Jiang W, Nussenzweig PM, Goldberg GW, Duportet X, Fischetti VA, Marraffini LA. Exploiting CRISPR-Cas nucleases to produce sequence-specific antimicrobials. Nat Biotechnol. 2014 Oct 5. doi: 10.1038/nbt.3043.