部分细菌抗药性或可从外界获得,新法能高效灭活抗生素抗性基因

作者:澳门新葡亰登录入口    发布时间:2020-02-03 18:30    浏览:157 次

[返回]

作者:刘海英 来源:科技日报 发布时间:2019/12/19 10:31:01 选择字号:小 中 大 新法能高效灭活抗生素抗性基因

部分细菌抗药性或可从外界获得 加拿大拉瓦尔大学和丹麦丹尼斯克公司的一组研究人员揭开了细菌免疫系统的秘密,这一发现有可能解决某些细菌对抗生素产生抗药性的难题。该研究发表于11月4日的《自然》杂志上。由拉瓦尔大学生物化学、微生物学和生物信息学系西尔莫埃努教授领导的研究小组发现,选择特定的外源DNA(脱氧核糖核酸)片段并将其嵌入到细菌基因组的特定区域,这些片段便可作为一种免疫因子,抵抗DNA裂解入侵。这种技术又被称为CRISPR/Cas技术。研究人员利用质粒一种可与细菌进行交换的DNA分子证明了这一机制。实验中,研究人员将载有抗生素抗性基因的质粒注入嗜热链球菌中。其中一些细菌将含有抗性基因的DNA片段整合到了其基因组中。随后的实验发现,这些细菌拥有了不再接受质粒嵌入的特性。莫埃努认为,这表明这些细菌获得了对抗性基因的免疫能力。这种现象也可以解释,为什么一些细菌能够发展出耐药性,而其他的细菌不具有耐药性。CRISPR/Cas免疫机制还可以防止噬菌体污染。莫埃努认为,这一发现将对食品业、抗生素业及生物技术产业十分有益,因为噬菌体污染将大幅度增加这些行业的经济成本。更多阅读《自然》发表论文摘要

部分细菌抗药性或可从外界获得,新法能高效灭活抗生素抗性基因。常见病菌和所谓的超级细菌对抗生素产生的耐药性都是一个全球范围内的严重问题。事实上,联合国在几乎一年前就把这个问题划分到了医疗危机的范畴,而世界卫生组织 (WHO) 也表示这个问题还在迅速恶化。

美国加州大学圣地亚哥分校研究团队16日在《自然通讯》上发表论文称,他们开发出一种新型基因驱动系统Pro-AG,能有效灭活赋予细菌抗生素抗性的基因,其效率比使用CRISPR系统对照方法高百倍。

图片 1

抗生素的广泛使用导致了环境中抗生素耐药性细菌的流行。有证据表明,这些环境中的抗生素耐药性来源会传播给人类。专家预测,在未来几十年中,抗生素耐药性的威胁可能会急剧增加,如果不加控制,到2050年可导致每年约1000万人因耐药性细菌相关疾病而死亡。

现在加拿大蒙特利尔大学 (UdeM) 的研究人员可能已经另辟蹊径,找到了某种解决方案。

细菌中赋予抗生素抗性的基因通常携带在被称为质粒的环状DNA分子上。质粒可以独立于细菌基因组复制,携带抗生素抗性基因的质粒的拷贝可以存在于每个细胞中,并具有在细菌之间转移抗生素抗性的能力。使用CRISPR系统对这些质粒进行定点剪切编辑,破坏质粒,可将抗生素抗性降低约100倍。Pro-AG系统则采用了一种高效的剪切粘贴机制,在将基因盒插入赋予抗生素抗性的基因中之后,Pro-AG元件会通过自我扩增机制复制自身,最终达到大幅降低抗生素抗性的目的。研究人员在论文中指出,Pro-AG系统在高拷贝数质粒上对抗生素抗性标记进行功能失活,其效率是基于CRISPR系统的剪切破坏方法的100倍。

来自 UdeM 生物化学和分子医学系的研究小组在今年 11 月初发表在《Scientific Reports》杂志上的一篇论文中,探索了一种可以阻止抗生素抗性基因转移的方法。

除高效编辑高拷贝数质粒外,Pro-AG还可以有效编辑大型质粒和单拷贝基因组靶点,或引入功能基因,这为该系统在生物技术或生物医学领域的更广泛应用奠定了基础。

研究人员将重点放到阻止细菌的抗生素抗性基因被编码到质粒上的机制——这是一种 DNA 片段,可以携带编码使细菌产生耐药的蛋白质。

研究人员表示,Pro-AG技术可用于慢性细菌感染的治疗,帮助治疗如囊性纤维化、慢性尿路感染、结核病等疾病。而与各种现有的递送机制结合,该技术还可以用于去除下水道、鱼塘、饲养场等环境中的抗生素抗性菌株,大幅降低环境中抗生素抗性的发生率。

具体而言,他们找到了这些蛋白质的确切结合位点,这在质粒转移过程中是必不可少的。这使他们能够设计出更有效的化学分子,从而减少携带抗生素抗性的基因转移。

特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

“找到抗药性蛋白质的弱点,批亢捣虚,趁虚而入使蛋白质不能发挥作用。”UdeM 医学院研发副主任 Christian Baron 在新闻发布会上概括他们的研究。

“其他质粒也有类似的蛋白质,还有些蛋白质不同,但我认为我们对 TraE 的研究的价值在于,通过了解这些蛋白质的分子结构,我们可以设计出抑制其功能的方法。”

抵抗抗生素的耐药细菌的危害性不言自明。抗生素是现代医学的重要组成部分,当它们变得无效时,我们面对的将是超级细菌,这些超级细菌难以被杀死。

在手术过程中以及在癌症治疗中,抗生素也被用作预防性手段。

根据 2014 年在英国设立的一个专门委员会的报告、《抗生素耐药性回顾》指出,到 2050 年,抗药性细菌可能夺走约 1000 万人的生命。

据美国疾病控制和预防中心 (CDC) 称,这种情况并不是特别难以想象的,因为每年仅在美国就有 200 万人感染抗生素耐药菌,其中至少有 23000 例是致命性的。

此外,世卫组织报告说,全球每年约有 48 万多例耐多药结核病病例。

总之,抗生素耐药性是我们现在需要尽快解决的问题。值得庆幸的是,有很多科学家团队正在研究这个问题,并实验了各种方法。

一些人使用 CRISPR 基因编辑工程手段来设计纳米机器人,专门针对抗生素耐药细菌,甚至还有人大力推荐用“超级酶”来杀死超级细菌。

与此同时,UdeM 的研究人员更加关注如何更好地破解细菌产生耐药性的机制,使其更容易受到抗生素的作用。

美国疾病预防控制中心已经投入了 1400 多万美元资助抗生素耐药性研究,我们不久就可以看到这些努力得到的成果。当然,投入应用需要很多时间,但它们可能有助于提高新药的生产速度。

正如 Baron 所说:“公众应该怀有希望,科学会为解决这个问题找到新的思路和手段,我们已经发动了庞大的科研力量来攻克超级细菌的壁垒。我不会说现在就安全了,但是我们确实正在取得进展。”

搜索