NCSU y Locus Biosciences utilizan la edición de genes para eliminar el patógeno que causa la colitis
Fecha de publicación:RALEIGH – La investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte muestra que el sistema CRISPR-Cas se puede utilizar para atacar y eliminar eficazmente bacterias intestinales específicas, en este caso Clostridioides difficile, el patógeno que causa la colitis, una enfermedad crónica y degenerativa del colon.
En un estudio de prueba de concepto publicado en la revista mbio, los investigadores pudieron mostrar reducciones de patógenos en experimentos realizados tanto en laboratorio como en ratones.
Microbiólogos de dos universidades diferentes de NC State se asociaron con una nueva empresa de NC State Locus Biociencias para probar la efectividad del uso de un virus llamado bacteriófago para llevar un CRISPR programable para atacar y eliminar específicamente C. difficile bacterias, una misión de búsqueda y destrucción que es prometedora para la salud intestinal humana.
"Queríamos diseñar fagos con cargas útiles CRISPR autodirigidas y enviarlas al intestino de un organismo elegido, en este caso un ratón, para tener un impacto beneficioso en la salud del huésped y prevenir enfermedades", dijo Rodolphe Barrangou, Todd R. Klaenhammer, Profesor Distinguido de Ciencias de los Alimentos, Bioprocesamiento y Nutrición en NC State y coautor correspondiente de un artículo que describe la investigación.
El coautor correspondiente Casey M. Theriot, profesor asistente de enfermedades infecciosas en NC State, dijo que el uso (y el uso excesivo) de antibióticos aumenta la susceptibilidad a C. difficile infección, ya que los antibióticos eliminan tanto las bacterias buenas como las malas del intestino. Las recaídas ocurren en algunos 30% de pacientes humanos tratados con un antibiótico estándar para eliminar C. difficile.
"Necesitamos apuntar al patógeno preciso sin alterar el resto del microbioma, y eso es lo que hace este enfoque", dijo.
Las tecnologías CRISPR se han utilizado para eliminar, cortar y reemplazar con precisión secuencias de códigos genéticos específicos en bacterias. El método CRISPR utilizado en este estudio involucró proteínas Cas3 que actuaban como un juego de arcade Pac-Man, dijo Barrangou, masticando C. difficile bacterias y causando daños extensos al ADN.
En el laboratorio, los sistemas CRISPR-Cas mataron efectivamente C. difficile bacterias. Después de eso, los investigadores probaron este enfoque en ratones infectados con C. difficile. Dos días después del tratamiento CRISPR, los ratones mostraron una reducción C. difficile niveles, pero esos niveles volvieron a crecer dos días después.
“C. difficile Es realmente difícil trabajar con él, de ahí su nombre”, dijo Theriot.
"Este fue un primer paso positivo en un largo proceso", dijo Barrangou. "Los resultados del uso de fagos para entregar cargas útiles CRISPR abren nuevas vías para otras enfermedades infecciosas y más allá".
Los próximos pasos incluyen reestructurar el fago para prevenir C. difficile regresar después del asesinato efectivo inicial. Los investigadores dijeron que el trabajo futuro también implicará el desarrollo de una biblioteca de diferentes fagos para diversos C. difficile presiones.
El trabajo fue financiado por Locus Biosciences. Barrangou fue director científico de la empresa después de cofundarla. Theriot es asesor científico de la empresa. El coautor principal, Kurt Selle, trabajó en el laboratorio de Barrangou como estudiante de posgrado; El coautor principal Joshua Fletcher trabaja en el laboratorio de Theriot como becario postdoctoral. Otros coautores incluyen a Hannah Tuson, Daniel Schmidt, Lana McMillan, Gowrinarayani S. Vridhambal y David G. Ousterout de Locus Biosciences; Alissa Rivera del estado de Carolina del Norte; Stephanie Montgomery de UNC-Chapel Hill; y Louis-Charles Fortier de la Universidad de Sherbrooke en Canadá.