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Science子刊:用CRISPR攻克致命感染

Whitehead研究所的研究人员改进了CRISPR-Cas基因组编辑系统,使其能够全面操纵白色念珠菌(Candida albicans)的基因组,这一技术将帮助人们找到更多的新治疗靶标。


“这项研究是很有意义的,”领导这项研究的Gerald Fink教授说。“之前我们对这种致病菌的攻击策略并不十分有效,而CRISPR解开了我们受到的束缚。”


白色念珠菌是一种生活在我们皮肤或者肠道中的常见微生物,通常是无害的。不过白色念珠菌对免疫功能低下的人特别危险,会引起可能致命的感染。这种致病菌相当令人头疼,因为许多菌株对抗真菌药物有抗性,亟需开发出新的治疗药物。


要在致病菌中鉴定新药物靶标,我们可以将其基因一一敲除,寻找那些致病菌赖以生存的基因。不过白色念珠菌的基因组特别难破解,现有的基因组编辑方法并不能有效敲除其基因的两个拷贝。


规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,原本是细菌抵御病毒的重要武器,2012年,这个细菌免疫系统被人们开发成了基因组编辑工具。现在,CRISPR-Cas已经成为了时下最热门的基因组编辑系统,Cas蛋白可以说是基因工程中的瑞士军刀,能够结合并切割任意DNA。


CRISPR-Cas能够精确高效的编辑绝大多数二倍体生物的两个基因拷贝。然而,标准CRISPR-Cas系统也对白色念珠菌独特的遗传学组成束手无策,需要进行相当大的改动。Fink实验室的Valmik Vyas经过大量的努力,终于设计出了能够作用于白色念珠菌和其他绝大多数真菌的CRISPR系统。这一成果发表在本周的Science Advances杂志上。


Vyas用自己开发的系统编辑了实验室菌株和临床菌株。研究显示,CRISPR-Cas能够在一次实验中让不同基因的两个拷贝同时突变,包括涉及抗生素抗性的一些基因和一个必需基因。研究人员指出,改进后的CRISPR-Cas系统能够靶标白色念珠菌98%的基因组。也就是说,现在人们可以在6000个基因中鉴定新的药物靶标。

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