Hacer ajustes genéticos para eliminar las bacterias dentro de los ratones es un desafío.Crédito: Robert F. vía Alamy Bukati/AP
Los científicos han diseñado una herramienta de edición de genes que modifica la población bacteriana en los microbios intestinales de ratones vivos.1.
La herramienta, una especie de «editor básico», modifica el gen objetivo en más del 90%. Escherichia coli Colonia dentro del intestino del ratón. «Hemos estado soñando con poder hacer eso», dice Xavier Duportet, un biólogo sintético que cofundó Eligo Biosciences, una empresa de biotecnología en París. Los hallazgos se publican hoy. la naturaleza.
Varios equipos de investigación han utilizado el sistema de edición CRISPR-Cas para matar bacterias dañinas en los intestinos de ratones.2–4. Pero Duportet y sus colegas querían editar el microbioma intestinal sin matar las bacterias.
Para ello utilizaron un editor de bases, que cambia una base de nucleótido por otra -por ejemplo, convirtiendo una A en una G- sin romper la doble cadena del ADN. Hasta la fecha, los editores de fuentes no han logrado modificar de manera eficiente suficientes poblaciones bacterianas objetivo. Esto se debe a que los vectores se administraron únicamente a los receptores específicos que se encuentran comúnmente en bacterias cultivadas en laboratorio.
Sistema de entrega innovador
Para abordar estos obstáculos, el equipo diseñó un vehículo de entrega utilizando componentes de bacteriófago (un virus que infecta bacterias) a varios hogares. E. coli Receptores expresados en el ambiente intestinal. Este vector tiene un editor básico con un objetivo específico. E. coli Genes. Los investigadores han modificado el sistema para evitar que el material genético que entrega se replique y se propague una vez dentro de la bacteria.
El equipo entregó el editor original a los ratones y lo usó para cambiar A a G E. coli Un gen que produce β-lactamasas, enzimas que causan resistencia bacteriana a varios tipos de antibióticos. Aproximadamente ocho horas después de que los animales fueron tratados, aproximadamente el 93% de las bacterias objetivo habían sido erradicadas.
Luego, los investigadores adaptaron el editor original para poder modificarlo. E. coli Gen que produce una proteína que se cree que desempeña un papel en varias enfermedades neurodegenerativas y autoinmunes. Tres semanas después de tratar a los ratones, la cantidad de bacterias recuperadas rondaba el 70%. En el laboratorio, los científicos pueden utilizar la herramienta para editar cepas. E. coli Y Klebsiella pneumoniae, que puede provocar una infección por neumonía. Esto sugiere que el sistema de edición se puede adaptar para apuntar a diferentes cepas y especies bacterianas.
Este sistema de edición de fuentes representa un «salto crítico» en el desarrollo de herramientas para modificar las bacterias directamente en el intestino, dice el ingeniero químico Chase Beisel del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones Basadas en ARN en Würzburg, Alemania. Añade que el estudio «abre la posibilidad de editar microbios para combatir enfermedades, evitando la propagación de todo el ADN diseñado».
El siguiente paso para Duportet y sus colegas es desarrollar modelos de ratón con enfermedades provocadas por microbios para medir si las ediciones genéticas específicas tienen un efecto beneficioso en su salud.
