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Abordando resistencia antibiótico de frente con CRISPR

Con avances modernos en la ingeniería genética que ocurre casi cada día, el último descubrimiento se refiere a resistencia antibiótico. Usando el editor potente CRISPR del gen, los científicos denunciaron el revelado de un sistema de la gen-impulsión que es 100 veces más eficientes que otros sistemas actuales en desactivar un gen bacteriano específico responsable de hacer la bacteria resistente a los antibióticos y que está presente como copias múltiples dentro de la misma célula bacteriana. El papel, publicado el 16 de diciembre de 2019, en las comunicaciones de la naturaleza del gorrón, aplicaciones la tecnología llamó la genética activa, promovida por los biólogos en Uc San Diego.

Los antibióticos se han utilizado demasiado masivo durante las décadas últimas de atención sanitaria, por todo el mundo. Este período también ha considerado su introducción rutinaria en el pienso como parte de producción alimentaria animal comercial. El resultado de estas dos tendencias ha sido la presencia dispersa de antibióticos en el ambiente, en tierra y en agua. Esto a su vez ha causado un alto y una incidencia de levantamiento de la resistencia antibiótico.

La resistencia antibiótico que consulta de los genes en las bacterias (flecha azul) es a menudo elementos circulares continuados del minicromosoma designados plásmidos. el corte Sitio-específico de estos plásmidos usando el sistema de CRISPR, que da lugar a la destrucción del plásmido, ha sido utilizado para reducir la incidencia de AR por el doblez aproximadamente 100. La genética dinámica (Favorable-AG) emplea un mecanismo muy eficiente del cortar y pegar que inserte un magazín del gen (caja roja) en el gen AR que consulta de tal modo que rompe su función. El magazín dispensador de aceite Favorable-AG se flanquea con series correspondiente a su objetivo de AR (cajas azules) para iniciar el proceso. Insertado una vez en un gen del objetivo de AR, las copias del elemento Favorable-AG sí mismo a través de un mecanismo uno mismo-que amplifica que lleva a una reducción de aproximadamente 100.000 dobleces en bacterias de AR. Haber de imagen: Laboratorio de la féretro, Uc San Diego
La resistencia antibiótico que consulta de los genes (AR) en las bacterias (flecha azul) es a menudo elementos circulares continuados del minicromosoma designados plásmidos. el corte Sitio-específico de estos plásmidos usando el sistema de CRISPR, que da lugar a la destrucción del plásmido, ha sido utilizado para reducir la incidencia de AR por el doblez aproximadamente 100. La genética dinámica (Favorable-AG) emplea un mecanismo muy eficiente del cortar y pegar que inserte un magazín del gen (caja roja) en el gen AR que consulta de tal modo que rompe su función. El magazín dispensador de aceite Favorable-AG se flanquea con series correspondiente a su objetivo de AR (cajas azules) para iniciar el proceso. Insertado una vez en un gen del objetivo de AR, las copias del elemento Favorable-AG sí mismo a través de un mecanismo uno mismo-que amplifica que lleva a una reducción de aproximadamente 100.000 dobleces en bacterias de AR. Haber de imagen: Laboratorio de la féretro, Uc San Diego

¿Cuál es resistencia antibiótico?

La resistencia antibiótico es la capacidad de un microbio, si las bacterias, virus o parásito) de prevenir la actividad de un antibiótico contra ella, así permitiendo que la infección persista y se extienda a otras. El alcance de las bacterias y de los hongos que están mostrando resistencia antibiótico está aumentando en el día. Esto es una amenaza seriamente de preocupación para la salud pública y la Organización Mundial de la Salud, así como muchas organizaciones de salud nacionales, han explicado dimensiones de contenerla y de actuar contra ella.

Las bacterias detectan resistencia antibiótico de otros microbios en el ambiente, y esto a su vez se puede transmitir a los seres humanos. Como consecuencia, diga a los profesionales de salud, resistencia antibiótico está aumentando afiladamente el mundo encima, y en dos o tres décadas, podría salir de la mano. Predicen que en 2050 pudo haber cerca de 10 millones de muertes debido a las infecciones resistentes, si la tendencia actual no se para.

El sistema Favorable-AG

La nueva tecnología utiliza el sistema Favorable-AG, que denota el sistema genético dinámico. Esto es un método diseñado para cambiar la manera que se hereda un rasgo genético, en insectos y en mamíferos. Estos rasgos se llaman los “rasgos preferidos”. Utiliza un ARN de la guía (gRNA) con las series al lado de él que son homólogas al sitio apuntado para corregir. Una vez que el cabo doble de la DNA que se corregirá se corta, usando el editor gRNA/Cas9, el gRNA se inserta en el interruptor junto con cualquier otra serie que lleve (el “magazín del gRNA "). Esto le hace un rasgo preferido para entonces transmitirlo a casi cada descendiente.

Para lograr esto, los científicos utilizaron una forma adaptada del editor del gen CRISPR-Cas9 para modificar la DNA de las bacterias de Escherichia Coli. Resolvieron un método por el cual podrían interrumpir la actividad de un gen que consultaba de la resistencia antibiótico. Su foco principal está en la prevención de la transmisión de plásmidos resistencia-rasgo-que llevan.

Los plásmidos son moléculas circulares de la DNA capaces de la réplica independiente y no en el momento en que las réplicas bacterianas de la DNA. Esta capacidad significa que cada plásmido puede existir en copias múltiples dentro de la célula bacteriana. Este fenómeno, llamado amplificación del plásmido, permite que el rasgo sea transferido a partir de una deformación o especie bacteriana a otra, haciéndole cada vez más infecciones muy difíciles de tratar.

Para contradecir esto, las aplicaciones del sistema Favorable-AG un proceso de dos etapas de cortar el material indeseado y reparar los extremos del corte. Usando esto, los científicos podían lograr resultados en términos de marcador antibiótico roto de la resistencia en el sitio del objetivo, en las eficiencias que eran de cien veces o más que lograron con cualquier método comparable funcionando - que están, en cambio, sobre la base de cortar y de destruir el gen. El plásmido corregido puede todavía replegar y extenderse a otras bacterias, pero no puede producir resistencia a los medicamentos más.
Para mostrar lejos la eficacia de la técnica, los investigadores la utilizaron en culturas bacterianas en el laboratorio, que tenía un número elevado de los plásmidos que llevaron resistencia que consultaba sabida de los genes a la ampicilina antibiótico común. Para hacer esto, el sistema Favorable-AG incluye un mecanismo que corrige que amplifique sus resultados, a través de un rizo de retroalimentación positiva que se active como los aumentos de la dosis del gRNA con cada cartucho de la réplica. Esto es una razón primera de su eficacia alta.

Una vez que el plásmido corregido está listo, se inserta con la precisión extrema en el sitio del objetivo. Esto podía los pacientes de ayuda día con las infecciones bacterianas crónicas ser tratadas y ser curada.

El sistema Favorable-AG está hasta ahora en el escenario preclínico, pero no es difícil considerar un refinamiento que podría permitir el uso de un sistema de envío humano que llevaba Favorable-AG, para eliminar la base genética de la resistencia antibiótico en condiciones como la fibrosis quística, tuberculosis, biofilms que causan infecciones resistentes, y las infecciones crónicas del trecho urinario, que son muy desafiadoras en un hospital.

El paso siguiente sería trabajar en combinar el sistema Favorable-AG con un alcance de las herramientas del lanzamiento de modo que pueda extenderse rápidamente y extensamente a través de las poblaciones múltiples de bacterias resistentes. Esto podría ser una manera muy eficiente y efectiva así como enfocada de fregar o de quitar tales deformaciones resistentes a los antibióticos de los rasgos de la bacteria, si es de una alcantarilla, de un fishpond o de un forraje, según la féretro de Ethan del investigador.

El mecanismo único de la corte-y-reparación de Favorable-AG significa que puede también ser utilizado para tratar bacterias y para modificarlas para una gama más amplia de los usos futuros en biotecnología y campos biomédicos, haciéndolos inofensivos o insertando rasgos útiles en ellos. El sistema Favorable-AG se podía utilizar al plásmido grande del técnico A; para corregir genes cromosómicos bacterianos; o para insertar los nuevos cargamentos con funciones deseadas junto con el magazín del gRNA. Esto podía ser una nueva adición potente a las herramientas ahora disponibles para la ingeniería genética de bacterias.

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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