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Abordant la résistance aux antibiotiques de front avec CRISPR

Avec des avances modernes en génie génétique se produisant presque chaque jour, la dernière découverte concerne la résistance aux antibiotiques. Utilisant l'éditeur puissant CRISPR de gène, scientifiques rapportés le développement d'un système de gène-entraînement qui est 100 fois plus efficaces que d'autres systèmes actuels à inactiver un gène bactérien spécifique responsable de rendre la bactérie résistant aux antibiotiques et qui est présent en tant que copies multiples dans la même cellule bactérienne. Le papier, publié le 16 décembre 2019, dans les transmissions de nature de tourillon, utilisations la génétique active appelée de technologie, frayée par des biologistes chez Uc San Diego.

Des antibiotiques ont été massivement abusés pendant les dernières décennies de la santé, partout dans le monde. Cette période a également vu leur introduction courante dans l'alimentation des animaux comme partie de production alimentaire animale commerciale. Le résultat de ces deux tendances a été la présence répandue des antibiotiques dans l'environnement, sur le cordon et dans l'eau. Ceci consécutivement a entraîné un haut et une prévalence en hausse de résistance aux antibiotiques.

La résistance aux antibiotiques de entretien de gènes dans les bactéries (flèche bleue) sont souvent les éléments circulaires continués de minichromosome désignés sous le nom des plasmides. la coupe de Site-détail de ces plasmides utilisant le système de CRISPR, qui a comme conséquence la destruction du plasmide, a été employée pour réduire l
La résistance aux antibiotiques de entretien de gènes (AR) dans les bactéries (flèche bleue) sont souvent les éléments circulaires continués de minichromosome désignés sous le nom des plasmides. la coupe de Site-détail de ces plasmides utilisant le système de CRISPR, qui a comme conséquence la destruction du plasmide, a été employée pour réduire l'incidence de l'AR par le fois approximativement 100. La génétique proactive (Pro-AG) utilise un mécanisme très efficace de découpage et déplacement qui insère un magasin de gène (cadre rouge) dans le gène AR de entretien perturbant de ce fait son fonctionnement. Le magasin Pro-AG de distributeur est flanqué avec des séquences correspondant à son objectif de l'AR (cadres bleus) pour commencer le procédé. Une fois passé dans un gène cible de l'AR, les copies de l'élément Pro-AG lui-même dans un mécanisme auto-amplifiant menant à une réduction d'approximativement 100.000 fois des bactéries de l'AR. Crédit d'image : Laboratoire de civière, Uc San Diego

Quelle est résistance aux antibiotiques ?

La résistance aux antibiotiques est la capacité d'un microbe, si les bactéries, le virus ou le parasite) d'éviter l'activité d'un antibiotique contre elle, de ce fait permettant à l'infection de persister et s'écarter à d'autres. La gamme des bactéries et des champignons qui montrent la résistance aux antibiotiques augmente de jour en jour. C'est un danger s'inquiétant sérieusement à la santé publique et à l'Organisation Mondiale de la Santé, ainsi que beaucoup d'organismes de santé nationaux, ont défini des mesures de la contenir et d'agir contre elle.

Les bactéries acquièrent la résistance aux antibiotiques d'autres microbes dans l'environnement, et ceci consécutivement peut être communiqué à des êtres humains. Comme résultat, dites les professionnels de santé, la résistance aux antibiotiques augmente tranchant le monde plus de, et en deux ou trois décennies, elle pourrait sortir de la main. Ils prévoient que d'ici 2050 il pourrait y avoir environ 10 millions de morts dues aux infections résistantes, si la tendance actuelle n'est pas arrêtée.

Le système Pro-AG

La technologie neuve emploie le système Pro-AG, qui indique le système génétique proactif. C'est une méthode conçue pour changer la voie qu'un trait génétique est hérité, dans les insectes et dans les mammifères. Ces traits sont « des traits préférés » appelés. Elle emploie l'ARN d'un guide (gRNA) avec les séquences à côté de elle qui sont homologues au site visé pour éditer. Une fois que la double boucle d'ADN à éditer est coupée, utilisant l'éditeur le gRNA/Cas9, le gRNA est inséré dans l'interruption avec toutes les autres séquences qu'elle transporte (le « magasin de gRNA "). Ceci lui effectue un trait préféré de sorte qu'il soit alors communiqué à presque chaque progéniture.

Pour réaliser ceci, les scientifiques avaient l'habitude une forme adaptée de l'éditeur du gène CRISPR-Cas9 pour modifier l'ADN des bactéries d'Escherichia coli. Ils ont établi une méthode par laquelle ils pourraient interrompre l'activité d'un gène de entretien de résistance aux antibiotiques. Leur orientation principale est sur éviter la boîte de vitesses des plasmides résistance-trait-transportants.

Les plasmides sont les molécules d'ADN circulaires capables de la réplication indépendante et pas au moment même où les répliques bactériennes d'ADN. Cette capacité signifie que chaque plasmide peut exister dans les copies multiples dans la cellule bactérienne. Ce phénomène, amplification appelée de plasmide, permet au trait d'être transféré à partir d'une tension ou substance bactérienne à l'autre, lui effectuant des infections de plus en plus très difficiles à traiter.

Pour contrer ceci, les utilisations du système Pro-AG un procédé en deux étapes de couper le matériau non désiré et réparer les extrémités de coupure. Utilisant ceci, les scientifiques pouvaient réaliser des résultats en termes de borne abrupte de résistance aux antibiotiques au site d'objectif, aux rendements qui étaient de 100 fois ou à plus qui ont réalisé avec n'importe quelle méthode comparable en service - qui sont en revanche basés sur couper et détruire le gène. Le plasmide édité peut encore reproduire et s'écarter à d'autres bactéries, mais ne peut produire la résistance au médicament plus.
Pour montrer hors circuit l'efficacité de la technique, les chercheurs l'avaient l'habitude sur les cultures bactériennes dans le laboratoire, qui a eu un numéro élevé des plasmides qui ont transporté la résistance de entretien connue de gènes à l'ampicilline antibiotique courante. Pour faire ceci, le système Pro-AG comprend un mécanisme de retouche qui amplifie ses résultats, par une boucle de réaction positive qui est activée comme augmentations de dose de gRNA avec chaque rond de réplication. C'est une raison principale de sa haute performance.

Une fois que le plasmide édité est prêt, il est inséré avec la précision extrême dans le site d'objectif. Ceci a pu des patients d'aide jour présentant des infections bactériennes continuelles traiter et être corrigé.

Le système Pro-AG est jusqu'à présent à l'étape préclinique, mais il n'est pas difficile d'envisager une amélioration qui pourrait permettre l'utilisation d'un système de distribution humain transportant Pro-AG, d'éliminer la base génétique de la résistance aux antibiotiques en conditions comme la mucoviscidose, tuberculose, films biologiques entraînant des infections résistantes, et des infections chroniques des voies urinaires, qui sont très provocantes dans un hôpital.

La prochaine opération serait de travailler à combiner le système Pro-AG avec une gamme des outils de la distribution de sorte qu'elle puisse écarter rapidement et largement par les populations multiples des bactéries résistantes. Ceci pourrait être une voie très décisive et efficace ainsi qu'orientée de frotter ou enlever de telles tensions résistant aux antibiotiques de traits de la bactérie, s'il est d'un égout, d'un étang ou d'un fourrage, selon la civière d'Ethan de chercheur.

Le seul mécanisme de coupure-et-réglage de Pro-AG signifie qu'il peut également être employé pour traiter des bactéries et pour les modifier pour une gamme plus étendue de futures applications dans la biotechnologie et les domaines biomédicaux, en les rendant inoffensifs ou en insérant des traits utiles dans eux. Le système Pro-AG a pu être employé au grand plasmide de technicien "A" ; pour éditer les gènes chromosomiques bactériens ; ou pour insérer les cargaisons neuves avec des fonctionnements désirés avec le magasin de gRNA. Ceci a pu être un ajout neuf puissant aux outils maintenant procurables pour le génie génétique des bactéries.

Journal reference:

Valderrama, J.A., Kulkarni, S.S., Nizet, V. et al. A bacterial gene-drive system efficiently edits and inactivates a high copy number antibiotic resistance locus. Nat Commun 10, 5726 (2019) doi:10.1038/s41467-019-13649-6, https://www.nature.com/articles/s41467-019-13649-6

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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