NCSU et Locus Biosciences utilisent l'édition génétique pour éliminer l'agent pathogène provoquant la colite
Date publiée:RALEIGH – Des recherches menées à l'Université d'État de Caroline du Nord montrent que le système CRISPR-Cas peut être utilisé pour cibler et éliminer efficacement des bactéries intestinales spécifiques, dans ce cas. Clostridioides difficile, l’agent pathogène responsable de la colite – une maladie chronique dégénérative du côlon.
Dans une étude de validation de principe publiée dans la revue mBio, les chercheurs ont pu montrer des réductions d'agents pathogènes dans des expériences menées à la fois en laboratoire et chez la souris.
Des microbiologistes de deux collèges différents de NC State se sont associés à une startup de NC State Locus Biosciences tester l'efficacité de l'utilisation d'un virus appelé bactériophage pour transporter un CRISPR programmable afin de cibler et d'éliminer spécifiquement C. difficile bactéries, une mission de recherche et de destruction prometteuse pour la santé intestinale humaine.
"Nous voulions concevoir des phages dotés de charges utiles CRISPR auto-ciblées et les délivrer dans l'intestin d'un organisme de choix - en l'occurrence une souris - afin d'avoir un impact bénéfique sur la santé de l'hôte et de prévenir les maladies", a déclaré Rodolphe Barrangou, le professeur distingué Todd R. Klaenhammer de sciences de l'alimentation, des bioprocédés et de la nutrition à NC State et auteur co-correspondant d'un article décrivant la recherche.
L'auteur co-correspondant Casey M. Theriot, professeur adjoint de maladies infectieuses à NC State, a déclaré que l'utilisation – et la surutilisation – d'antibiotiques augmente la susceptibilité aux C. difficile infection, car les antibiotiques éliminent les bonnes et les mauvaises bactéries de l’intestin. Des rechutes surviennent chez certains 30% de patients humains traités avec un antibiotique standard pour éliminer C. difficile.
"Nous devons cibler l'agent pathogène précis sans perturber le reste du microbiome, et c'est ce que fait cette approche", a-t-elle déclaré.
Les technologies CRISPR ont été utilisées pour supprimer ou couper et remplacer avec précision des séquences de code génétique spécifiques chez les bactéries. La méthode CRISPR utilisée dans cette étude impliquait des protéines Cas3 qui agissaient comme un jeu d'arcade Pac-Man, a déclaré Barrangou en rongeant C. difficile bactéries et causant d’importants dommages à l’ADN.
En laboratoire, les systèmes CRISPR-Cas ont effectivement tué C. difficile bactéries. Les chercheurs ont ensuite testé cette approche sur des souris infectées par C. difficile. Deux jours après le traitement CRISPR, les souris présentaient une réduction C. difficile niveaux, mais ces niveaux ont augmenté deux jours plus tard.
"C. difficile est vraiment difficile à travailler, d’où son nom », a déclaré Theriot.
"C'est une première étape positive dans un long processus", a déclaré Barrangou. « Les résultats de l’utilisation de phages pour fournir des charges utiles CRISPR ouvrent de nouvelles voies pour d’autres maladies infectieuses et au-delà. »
Les prochaines étapes incluent le réoutillage du phage pour éviter C. difficile de revenir après le premier meurtre effectif. Les chercheurs ont déclaré que les travaux futurs impliqueront également le développement d'une bibliothèque de différents phages pour divers C. difficile souches.
Le travail a été financé par Locus Biosciences. Barrangou était directeur scientifique de l'entreprise après l'avoir co-fondée. Theriot est conseiller scientifique de l'entreprise. Le co-auteur principal Kurt Selle a travaillé dans le laboratoire de Barrangou en tant qu'étudiant diplômé ; le co-auteur principal Joshua Fletcher travaille au laboratoire Theriot en tant que boursier postdoctoral. Parmi les autres co-auteurs figurent Hannah Tuson, Daniel Schmidt, Lana McMillan, Gowrinarayani S. Vridhambal et David G. Ousterout de Locus Biosciences ; Alissa Rivera de l'État de Caroline du Nord ; Stephanie Montgomery de UNC-Chapel Hill ; et Louis-Charles Fortier de l'Université de Sherbrooke au Canada.