Experten entwickeln eine Möglichkeit, die CRISPR-Technologie zur Bekämpfung antimikrobieller Resistenzen zu nutzen

Die antimikrobielle Resistenz (AMR) nimmt weltweit weiter zu, wobei die AMR-Raten bei den meisten Krankheitserregern steigen und eine Zukunft drohen, in der tägliche medizinische Eingriffe möglicherweise nicht mehr möglich sind und Infektionen, von denen angenommen wird, dass sie lange behandelt wurden, wieder regelmäßig tödlich sein könnten. Daher ist es wichtig, über neue Instrumente zur Bekämpfung von AMR zu verfügen.

Ein neuer Forschungsbericht, der auf dem diesjährigen ESCMID-Weltkongress (ehemals ECCMID – Barcelona, ​​​​27.-30. April) vorgestellt wurde, zeigt, wie die neueste Gen-Editing-Technologie CRISPR-Cas zur Modifizierung und Bekämpfung von AMR-Bakterien eingesetzt werden kann. Die Präsentation erfolgt durch Dr. Rodrigo Ibarra-Chávez, Fachbereich Biologie, Universität Kopenhagen, Dänemark.

Die Genbearbeitungstechnologie CRISPR-Cas ist eine revolutionäre Methode in der Molekularbiologie, die eine präzise Modifikation des Genoms lebender Organismen ermöglicht. Diese revolutionäre Technik, die ihren Erfindern Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier 2020 den Nobelpreis für Chemie einbrachte, ermöglicht es Wissenschaftlern, bestimmte Abschnitte der DNA (genetischer Code) eines Organismus gezielt zu verändern.

CRISPR-Cas funktioniert wie eine molekulare „Schere“, die von Leit-RNA (gRNA) gesteuert wird, und kann DNA an bestimmten Stellen schneiden. Diese Aktion erleichtert entweder die Löschung unerwünschter Gene oder die Einführung neuen genetischen Materials in die Zellen eines Organismus und ebnet so den Weg für fortschrittliche Therapien.

Dr. Ibarra-Chávez sagt: „Um Feuer mit Feuer zu bekämpfen, nutzen wir CRISPR-Cas-Systeme (ein bakterielles Immunitätssystem) als innovative Strategie, um den Zelltod von Bakterien auszulösen oder die Ausprägung einer Antibiotikaresistenz zu stören – beides ist vielversprechend.“ neuartige spezifische Sequenzen. gezielte „antimikrobielle Mittel“.

Ein Teil ihrer Arbeit besteht darin, Systeme zu entwickeln, die auf antimikrobielle Resistenzgene ausgerichtet sind und Infektionen behandeln und die Ausbreitung von Resistenzgenen verhindern könnten.

Mobile genetische Elemente (MGEs) sind Teile des bakteriellen Genoms, die in andere Wirtszellen wandern oder auch auf eine andere Art übertragen werden können. Diese Elemente treiben die bakterielle Evolution durch horizontalen Gentransfer voran. Dr. Ibarra-Chávez erklärt, wie wichtig die Wiederverwendung mobiler genetischer Elemente (MGEs) und die Wahl des Abgabemechanismus der antimikrobiellen Strategie sind, um die Zielbakterien zu erreichen.

Ein Phagen ist ein Virus, der Bakterien infiziert, und wird auch als MGE betrachtet, da einige davon in der Wirtszelle ruhen und vertikal übertragen werden können. Die von seinem Team verwendeten MGEs sind Satellitenphagen, also Parasiten von Phagen.

Er sagt: „Diese ‚Satellitenphagen‘ kapern Teile der Viruspartikel des Phagen, um deren Übertragung auf Wirtszellen sicherzustellen. Im Gegensatz zu Phagen können Satelliten Bakterien infizieren, ohne sie zu zerstören. Dies stellt einen großen Fortschritt gegenüber bestehenden Methoden mit Phagen dar und ermöglicht die Entwicklung eines Arsenals an Viruspartikeln, die sicher für Anwendungen wie die Erkennung und Modifikation durch Genübertragung eingesetzt werden können.

„Phagenpartikel sind sehr stabil und leicht zu transportieren und im medizinischen Bereich anzuwenden. Es ist unsere Pflicht, sichere Richtlinien für ihre Anwendung zu entwickeln und die Resistenzmechanismen zu verstehen, die Bakterien entwickeln können.“

Bakterien können Mechanismen entwickeln, um der Wirkung des CRISPR-Cas-Systems zu entgehen, und Übertragungsvektoren können anfällig für Anti-MGE-Abwehrmaßnahmen sein. Daher entwickeln das Team von Dr.

Dr. Ibarra-Chávez erörtert auch, wie kombinierte Strategien unter Verwendung von CRISPR-Cas-Systemen die Antibiotika-Anfälligkeit einer Zielbakterienpopulation fördern könnten. Phagen üben einen besonderen selektiven Druck auf AMR-Zellen aus, der die Wirkung bestimmter Antibiotika verbessern kann. Ebenso ist es durch die Verwendung von CRISPR-Cas in Kombination mit Phagen und/oder Antibiotika möglich, die Resistenzmechanismen zu unterdrücken, die infektiöse Bakterien entwickeln können, indem sie auf diese Virulenz-/Resistenzgene abzielen, was diese Therapien sicherer macht.

Er erklärt: „Bakterien sind besonders gut darin, sich anzupassen und resistent zu werden. Ich glaube, wir müssen vorsichtig sein und versuchen, kombinatorische Strategien zu nutzen, um die Entwicklung von Resistenzen zu verhindern, während wir gleichzeitig neue Technologien überwachen und Richtlinien erstellen.

Dr. Ibarra-Chávez konzentrierte sich vor allem auf die Bekämpfung von Resistenzen bei Staphylococcus aureus und Escherichia coli. Nun wird ihr Team in Zusammenarbeit mit Professor Martha Clokie und Professor Thomas Sicheritz-Pontén nekrotisierende Weichteilinfektionen durch Streptokokken der Gruppe A (fleischfressende Bakterien) mit den oben beschriebenen kombinierten Ansätzen behandeln.