Бактерии можно лишить устойчивости к антибиотикам с помощью генного редактирования

Бактерии часто приобретают резистентность за счет горизонтальной передачи генов устойчивости в составе плазмид. С появлением систем редактирования CRISPR-Cas возникла идея использовать редактирующие конструкции для противодействия горизонтальному переносу резистентности. Для доставки их в клетки применяют бактериофаги или плазмиды. 

Группа исследователей из Великобритании и Германии решила адаптировать эту технологию к разнообразному микробному сообществу, подобному тем, что встречаются в реальных условиях. Плазмида с широким кругом хозяев pKJK5, принадлежащая к группе несовместимости IncP1, кодирует нуклеазу Cas9 и направляющую РНК, нацеленную на ген устойчивости к гентамицину — широко распространенному антибиотику. Кроме того, в плазмиду включили ген зеленого флуоресцентного белка GFP, чтобы отслеживать перенос. Полученную конструкцию назвали pKJK5::csg.

В лабораторных экспериментах авторы показали, что эта плазмида мешает клетке-хозяину приобрести устойчивость к гентамицину. Более того, трансформация плазмидой pKJK5::csg кишечной палочки, уже резистентной к антибиотику, лишает бактерию устойчивости. Также pKJK5::csg блокировала приобретение резистентности в ряде изолятов кишечной палочки из окружающей среды, от свиней и человека, а также в изолятах двух видов Pseudomonas.

Авторы подчеркивают важное преимущество своей конструкции: гены, необходимые для переноса и для CRISPR-Cas редактирования, находятся в одном генетическом элементе, а не в двух, как в других работах. В дальнейшем они предполагают увеличить эффективность конъюгации, необходимой для переноса плазмиды, в различных видах бактерий; в частности, определит, какие виды бактерий лучше всего подходят на роль доноров.

«Устойчивость к противомикробным препаратам угрожает превзойти ковид по количеству смертей в мире. (…) Наша технология обещает быстро устранить резистентность у широкого спектра различных бактерий. Нашим следующим шагом будет проведение экспериментов в более сложных микробных сообществах. Мы надеемся, что однажды это поможет уменьшить распространение резистентности к противомикробным препаратам в таких средах, как очистные сооружения, которые, как мы знаем, являются рассадниками устойчивости», — говорит первый автор Дэвид Уокер-Зундерхауф из Эксетерского университета.

Новый механизм лекарственной устойчивости найден у стрептококка группы А