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Affrontando resistenza a antibiotici frontalmente con CRISPR

Con gli avanzamenti moderni nell'ingegneria genetica che accade quasi ogni giorno, l'ultima scoperta interessa la resistenza a antibiotici. Facendo uso dell'editore potente CRISPR del gene, gli scienziati hanno riferito lo sviluppo di un sistema dell'gene-unità che è 100 volte più efficienti degli altri sistemi correnti ad inattivare un gene batterico specifico responsabile del rendere il batterio resistente agli antibiotici e che è presente come copie multiple all'interno della stessa cella batterica. Il documento, pubblicato il 16 dicembre 2019, nelle comunicazioni della natura del giornale, gli usi la tecnologia ha chiamato la genetica attiva, pionieristica a dai biologi a Uc San Diego.

Gli antibiotici sono stati esagerati in maniera massiccia durante le ultime decadi della sanità, dappertutto. Questo periodo inoltre ha veduto la loro introduzione sistematica in alimentazione animale come parte di produzione alimentare animale commerciale. Il risultato di queste due tendenze è stato la presenza diffusa di antibiotici nell'ambiente, sia su sbarco che in acqua. Ciò a sua volta ha causato un livello e una prevalenza aumentante di resistenza a antibiotici.

La resistenza a antibiotici di conferimento dei geni in batteri (freccia blu) è spesso elementi circolari continuati del mini-cromosoma citati come plasmidi. il taglio Sito-specifico di questi plasmidi facendo uso del sistema di CRISPR, che provoca la distruzione del plasmide, è stato usato per diminuire l
La resistenza a antibiotici di conferimento dei geni (AR) in batteri (freccia blu) è spesso elementi circolari continuati del mini-cromosoma citati come plasmidi. il taglio Sito-specifico di questi plasmidi facendo uso del sistema di CRISPR, che provoca la distruzione del plasmide, è stato usato per diminuire l'incidenza dell'AR dalla volta circa 100. La genetica dinamica (Pro-AG) impiega un meccanismo altamente efficiente di taglia incolla che inserisce un caricatore 35mm del gene (casella rossa) nel gene AR di conferimento quindi che interrompe la sua funzione. Il caricatore 35mm erogatore Pro-AG è fiancheggiato con le sequenze che corrispondono al suo obiettivo dell'AR (caselle blu) per iniziare il trattamento. Infilato una volta in un gene dell'obiettivo dell'AR, le copie dell'elemento Pro-AG stesso in un meccanismo auto-ampliante che piombo ad una riduzione di circa 100.000 volte dei batteri dell'AR. Credito di immagine: Laboratorio del feretro, Uc San Diego

Che cosa è resistenza a antibiotici?

La resistenza a antibiotici è la capacità di un microbo, se batteri, virus o parassita) di impedire l'attività di un antibiotico contro di, così permettendo che l'infezione persista e si sparga ad altre. L'intervallo dei batteri e dei funghi che stanno mostrando la resistenza a antibiotici sta aumentando di giorno in giorno. Ciò è una minaccia seriamente preoccupantesi contro la salute pubblica e l'organizzazione mondiale della sanità come pure molte organizzazioni di salubrità nazionali, hanno spiegato le misure per contenerla e per agire contro di.

I batteri acquistano la resistenza a antibiotici da altri microbi nell'ambiente e questo a sua volta può essere trasmesso agli esseri umani. Di conseguenza, dica i professionisti del settore medico-sanitario, la resistenza a antibiotici sta aumentando marcato dappertutto ed in due o tre decadi, potrebbe uscire della mano. Predicono che da ora al 2050 ci potrebbero essere circa 10 milione morti dovuto le infezioni resistenti, se la tendenza corrente non è interrotta.

Il sistema Pro-AG

La nuova tecnologia usa il sistema Pro-AG, che denota il sistema genetico dinamico. Ciò è un metodo destinato per cambiare il modo che un tratto genetico è ereditato, in insetti ed in mammiferi. Questi tratti sono chiamati “tratti preferiti„. Usa un RNA della guida (gRNA) con le sequenze accanto che sono omologhe al sito mirato a per modificare. Una volta che il doppio filo del DNA da modificare è tagliato, facendo uso del l'editore il gRNA/Cas9, il gRNA è inserito nella rottura con tutte le altre sequenze che porta (“il caricatore 35mm del gRNA "). Ciò le rende un tratto preferito in moda da trasmetterla poi a quasi ogni prole.

Per raggiungere questo, gli scienziati hanno usato un modulo adattato dell'editore del gene CRISPR-Cas9 per modificare il DNA dai batteri di Escherichia coli. Hanno risolto un metodo da cui potrebbero interrompere l'attività di un gene di conferimento di resistenza a antibiotici. Il loro fuoco principale è sull'impedire la trasmissione dei plasmidi ditrasporto.

I plasmidi sono molecole circolari del DNA capaci della replica indipendente e non nel momento stesso in cui le repliche batteriche del DNA. Questa capacità significa che ogni plasmide può esistere nelle copie multiple all'interno della cella batterica. Questo fenomeno, chiamato amplificazione del plasmide, permette che il tratto sia trasferito da un ceppo batterico o dalle specie ad un altro, rendendogli sempre più le infezioni molto difficili da trattare.

per ricambiare questo, gli usi del sistema Pro-AG un trattamento in due tappe tagliare il materiale indesiderato e riparare le estremità del taglio. Facendo uso di questo, gli scienziati potevano raggiungere i risultati in termini di indicatore interrotto di resistenza a antibiotici al sito dell'obiettivo, ai risparmi di temi che erano di 100 volte o a più che hanno raggiunto con tutto il metodo comparabile in uso - che sono, al contrario, in base al ritaglio ed a distruggere del gene. Il plasmide modificato può ancora ripiegare e spargersi ad altri batteri, ma non può produrre la farmacoresistenza più.
Per ostentare l'efficacia della tecnica, i ricercatori la hanno utilizzata sulle culture batteriche nel laboratorio, che ha avuto un numero alto dei plasmidi che hanno portato la resistenza di conferimento conosciuta dei geni all'ampicillina antibiotica comune. Per fare questo, il sistema Pro-AG comprende un meccanismo modificante che amplia i sui risultati, attraverso un ciclo di feedback positivo che è attivato come gli aumenti della dose del gRNA con ogni giro della replica. Ciò è una ragione principale per l'sua alta efficienza.

Una volta che il plasmide modificato è pronto, è inserito con precisione estrema nel sito dell'obiettivo. Ciò ha potuto i pazienti di guida giorna con le infezioni batteriche croniche essere trattate e essiccate.

Il sistema Pro-AG è finora nella fase preclinica, ma non è difficile da prevedere un perfezionamento che potrebbe permettere l'uso di un delivery system umano che porta Pro-AG, per eliminare la base genetica di resistenza a antibiotici nei termini come fibrosi cistica, la tubercolosi, biofilms che causano le infezioni resistenti e le infezioni croniche dell'apparato urinario, che sono molto provocatorie in un ospedale.

Il punto seguente sarebbe di lavorare a combinare il sistema Pro-AG con un intervallo degli strumenti della consegna in moda da poterlo spargersi rapido ed ampiamente attraverso le popolazioni multiple dei batteri resistenti. Ciò potrebbe essere un modo molto efficiente ed efficace come pure messo a fuoco sfregare o eliminare tali sforzi resistenti agli antibiotici di tratti dal batterio, se proviene da una fogna, da una peschiera o da un foraggio, secondo il feretro di Ethan del ricercatore.

Il meccanismo unico della taglio-e-riparazione di Pro-AG significa che può anche essere usato per trattare i batteri e modificarli per un'più ampia gamma di applicazioni future nella biotecnologia e nei campi biomedici, rendendoli inoffensivi o inserendo i tratti utili in loro. Il sistema Pro-AG ha potuto essere usato al grande plasmide dell'AT. "A"; per modificare i geni cromosomici batterici; o per inserire i nuovi carichi con le funzioni desiderate con il caricatore 35mm del gRNA. Ciò ha potuto essere una nuova aggiunta potente agli strumenti ora disponibili per l'ingegneria genetica dei batteri.

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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