Устойчивость к противомикробным препаратам (УПП) продолжает расти во всем мире, при этом показатели УПП у большинства патогенов растут, что угрожает будущему, в котором повседневные медицинские процедуры больше не будут возможны, а инфекции, с которыми, как считалось, давно уже боролись, могут снова регулярно убивать. Таким образом, жизненно необходимы новые инструменты для борьбы с УПП.

Новый обзор исследований, представленный на Глобальном конгрессе ESCMID в этом году (ранее ECCMID — Барселона, 27–30 апреля), показывает, как новейшая технология редактирования генов CRISPR-Cas может использоваться для модификации и борьбы с бактериями AMR. Презентацию провел доктор Родриго Ибарра-Чавес, факультет биологии Копенгагенского университета, Дания.

Технология редактирования генов CRISPR-Cas — это новаторский метод в молекулярной биологии, который позволяет точно изменять геномы живых организмов. Этот революционный метод, принесший его изобретателям Дженнифер Дудне и Эммануэль Шарпантье Нобелевскую премию по химии в 2020 году, позволяет ученым точно нацеливаться и модифицировать определенные сегменты ДНК (генетического кода) организма.

Действуя как молекулярные «ножницы» под руководством направляющей РНК (гРНК), CRISPR-Cas может разрезать ДНК в определенных местах. Это действие способствует либо удалению нежелательных генов, либо внедрению нового генетического материала в клетки организма, открывая путь для передовых методов лечения.

Доктор Ибарра-Чавес говорит: «Чтобы бороться с огнем огнем, мы используем системы CRISPR-Cas (систему бактериального иммунитета) в качестве инновационной стратегии, позволяющей вызвать гибель бактериальных клеток или препятствовать проявлению устойчивости к антибиотикам. нацелены на «противомикробные препараты».

Одно из направлений их работы включает создание управляемых систем против генов устойчивости к противомикробным препаратам, которые могли бы лечить инфекции и предотвращать распространение генов устойчивости.

Мобильные генетические элементы (МГЭ) — это части бактериального генома, которые могут перемещаться в другие клетки-хозяева или передаваться другому виду. Эти элементы управляют эволюцией бактерий посредством горизонтального переноса генов. Доктор Ибарра-Чавес объясняет, почему перепрофилирование мобильных генетических элементов (МГЭ) и выбор механизма доставки, участвующего в антимикробной стратегии, важны для достижения целевой бактерии.

Фаг — это вирус, который заражает бактерии, и его также называют MGE, поскольку некоторые из них могут оставаться в спящем состоянии в клетке-хозяине и передаваться вертикально. MGE, которые использует его команда, — это спутники фагов, которые являются паразитами фагов.

Он говорит: «Эти «сателлиты фагов» захватывают части вирусных частиц фагов, чтобы обеспечить их перенос в клетки-хозяева. разработка арсенала вирусных частиц, которые можно безопасно использовать для таких целей, как обнаружение и модификация посредством доставки генов.

«Фаговые частицы очень стабильны, их легко транспортировать и применять в медицинских учреждениях. Наша задача — разработать безопасные рекомендации по их применению и понять механизмы устойчивости, которые могут развить бактерии».

Бактерии могут развивать механизмы уклонения от действия системы CRISPR-Cas, а векторы доставки могут быть уязвимы для защиты от MGE. Таким образом, команда доктора Ибарра-Чавеса и другие разрабатывают использование анти-CRISPR и ингибиторов защиты в доставке, чтобы противостоять этой защите, чтобы позволить CRISPR прибыть и атаковать гены AMR в клетке.

Доктор Ибарра-Чавес также обсуждает, как комбинированные стратегии с использованием систем CRISPR-Cas могут повысить чувствительность к антибиотикам в целевой популяции бактерий. Фаги оказывают особое избирательное давление на клетки AMR, что может улучшить эффект некоторых антибиотиков. Аналогично, используя CRISPR-Cas в сочетании с фагами и/или антибиотиками, можно подавить механизмы устойчивости, которые могут развиться инфекционные бактерии, воздействуя на такие гены вирулентности/резистентности, что делает эти методы лечения более безопасными.

Он объясняет: «Бактерии особенно хорошо адаптируются и приобретают устойчивость. Я считаю, что нам нужно быть осторожными и пытаться использовать комбинаторные стратегии, чтобы избежать развития устойчивости, одновременно отслеживая и создавая рекомендации по новым технологиям».

Доктор Ибарра-Чавес в первую очередь сосредоточил свое внимание на борьбе с устойчивостью Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Теперь, в сотрудничестве с профессором Мартой Клоки и профессором Томасом Сичериц-Понтеном, его команда будет лечить некротизирующую инфекцию мягких тканей, вызванную стрептококками группы А (плотоядные бактерии), используя комбинированные подходы, описанные выше.