„Arról álmodtunk, hogy egyszer képesek leszünk erre” – mondja Xavier Duportet szintetikus biológus, a kutatás vezetője, az Eligo Bioscience nevű párizsi biotechnológiai vállalat társalapítója. Az eredményekről a Nature című folyóiratban számoltak be a kutatók. Korábban több kutatócsoport is használt már CRISPR-Cas génszerkesztő-rendszereket az egerek bélrendszerében lévő káros baktériumok elpusztítására. Duportet és kollégái azonban a bélmikrobiomban lévő baktériumokat akarták szerkeszteni anélkül, hogy elpusztítanák őket.

Ehhez egy bázisszerkesztőt használtak, amely a DNS kettős szálának megbontása nélkül cserél le egy nukleotid bázist egy másikra. Mostanáig a bázisszerkesztők nem tudták elég nagy arányban módosítani a baktérium-célpopulációt ahhoz, hogy hatékonyak legyenek. Ennek az az oka, hogy a vektorok, amelyekkel bejuttatták őket, csak a laboratóriumban tenyésztett baktériumok gyakori receptorait célozták meg.

Ezen akadályok leküzdésére a kutatócsoport egy olyan hordozót fejlesztett ki, amely egy bakteriofág, vagyis egy baktériumokat megfertőző vírus összetevőit használva több, a bélkörnyezetben kifejeződő E. coli-receptort is képes megtalálni. Ez a vektor egy olyan bázisszerkesztőt hordozott, amely specifikus E. coli-géneket célzott meg. A kutatók úgy finomhangolták a rendszert, hogy a bejuttatott genetikai anyag ne tudjon tovább terjedni, ha bekerült a baktériumokba.

A kutatócsoport egerekbe juttatta be a bázisszerkesztőt, és arra használta, hogy egy adenint guaninra cseréljenek az E. coli β-laktamázt kódoló génjében. Ez egy olyan enzim, amely a baktériumok többféle antibiotikummal szembeni rezisztenciáját irányítja. Mintegy nyolc órával azután, hogy az állatok megkapták a kezelést, a célzott baktériumok körülbelül 93%-át sikerült módosítani.

A kutatók ezután úgy alakították át a bázisszerkesztőt, hogy az képes legyen módosítani egy E. coli-gént, amely egy olyan fehérjét kódol, amelyről úgy gondolják, hogy számos neurodegeneratív és autoimmun betegségben szerepet játszik. A szerkesztett baktériumok aránya három héttel az egerek kezelése után 70% körül mozgott. A laboratóriumban a szakértők az eszközt tüdőgyulladásos fertőzéseket okozó E. coli és Klebsiella pneumoniae törzsek szerkesztésére is sikerrel tudták használni. Ez arra utal, hogy a szerkesztőrendszer többféle különböző a baktériumra adaptálható.

Chase Beisel, a würzburgi Helmholtz Intézet RNS-alapú fertőzéskutatással foglalkozó kutatója szerint ez a bázisszerkesztő rendszer kulcsfontosságú előrelépést jelent a baktériumokat közvetlenül a bélben módosító eszközök kifejlesztése felé. A vizsgálat megnyitja a lehetőséget a mikrobák szerkesztésére a betegségek leküzdése érdekében, miközben megakadályozza a módosított DNS terjedését, teszi hozzá a kutató.

Duportet és kollégái a következő lépésben mikrobiomhoz köthető betegségekben szenvedő egérmodelleket akarnak létrehozni, hogy felmérjék, hogy a génszerkesztéssel jótékony hatással lehetnek-e az állatok egészségére.