混沌诱导遗传方法阻碍抗生素抗性超级细菌

由科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发的遗传破坏策略有效地阻碍了抗生素耐药细菌(如大肠杆菌)的进化，使科学家们在与致命的超级细菌的持续战斗中获得了至关重要的支持。

根据美国疾病控制中心的数据，这些耐多药的病原体 - 能够比新的抗生素更快地适应当前的抗生素 - 在美国每年感染近200万人并造成至少23,000人死亡。

为了开发可持续的长期解决方案，CU Boulder研究人员创建了有机体适应性控制(CHAOS)方法，该方法使用CRISPR DNA编辑技术修饰细菌细胞内的多种基因表达，阻碍病原体的中心过程和挫败其发展防御的能力。

“我们现在有办法切断一些最恶劣的虫子的进化途径，并可能防止未来的虫子出现，”该研究的第一作者，CU博尔德化学与生物学系的博士研究员Peter Otoupal说。工程(CHBE)。

混沌研究工作始于2013年，当Otoupal和他的同事们开始寻找高潮的基因，可以充当细胞杀死开关大肠杆菌。当科学家一次调整一个基因时，细菌就能适应并存活下来。但当他们一次改变两个或更多基因时，细胞变弱了。

“我们看到，当我们同时调整多个基因表达时 - 即使看起来有助于细菌存活的基因 - 细菌的适应性也会急剧下降，”Otoupal说。

CHAOS方法利用这种效应，拉动多个遗传杠杆以增加细菌细胞的压力并最终引发级联失败，使得虫更容易受到当前治疗的影响。该技术不会改变bug的DNA本身，只会改变单个基因的表达，类似于编码信息在没有正确解密的情况下变得无用的方式。

该研究的高级作者，CHBE的助理教授Anushree Chatterjee说：“你可以通过对细胞的一系列不断升级的烦恼来考虑它，最终导致它变弱。”“这种方法为创造更有效的组合方法提供了巨大的潜力。”

虽然大肠杆菌有近4,000个个体基因，但确切的基因修饰序列似乎比被破坏的基因数量少得多，Otoupal说。尽管如此，研究人员仍计划继续优化CHAOS方法，以寻求最有效的中断。

今天在“自然通讯生物学”杂志上概述了这些研究结果，并可以开辟关于如何最好地限制病原体抗生素抗性的新研究途径。

“疾病是非常有活力的，因此我们需要设计更智能的治疗方法来控制其快速适应率，”Chatterjee说。“我们实验室的重点是展示这些方法的功效，然后找到将技术转化为现代临床环境的方法。”

“在过去，没有人真正认为可能会减缓进化，”Otoupal说。“但与其他任何事情一样，进化有规则，我们开始学习如何利用它们来发挥我们的优势。”

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