PNAS：用CRISPR解决世界性难题

　　

生物通报道：近年来致病菌的抗生素抗性越演越烈，这已经成为了一个世界性的难题。科学家们日前在CRISPR技术的基础上，开发了一个双噬菌体系统，能够使耐药菌敏感化，并且有选择的杀死它们。这项研究发表在五月十八日的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

传统的噬菌体疗法是用一种或多种噬菌体去感染和裂解相应的细菌菌株。不过，把噬菌体递送到被感染的组织还存在一定的困难。Tel Aviv大学Udi Qimron等人开发的这种改良型噬菌体疗法绕过了这一步，旨在去除让细菌演化出抗生素抗性的环境压力。

这想研究的关键在于用噬菌体给细菌提供CRISPR/Cas，在细菌感染宿主之前删掉其抗性质粒。每一种噬菌体只对特定细菌起作用，因此研究人员可以特异性靶标致病菌。

“CRISPR是这项研究的核心，”Georgia大学的Michael Terns教授评论道，“将噬菌体作为载体用CRISPR攻击抗性基因是一次很好的尝试。”

“传统噬菌体疗法不能很好的区分真正需要杀死的致病菌，”MIT的卢冠达(Timothy Lu)博士指出。“CRISPR可以实现序列特异性的抗菌活性，给坏基因施加选择压力。”（延伸阅读：卢冠达博士Nature子刊开发CRISPR系统新功用）

Qimron等人先构建了一个靶标E. coli的λ噬菌体，该噬菌体编码的CRISPR系统会靶标两个保守的β内酰胺酶，这种酶让细菌能够抵抗β-内酰胺类抗生素。这种噬菌体整合到E. coli基因组之后，不仅能阻止编码β内酰胺酶的质粒发生转移，还能在细菌个体中删除这些质粒。结果是，具有抗性的细菌变得对抗生素药物敏感。

随后，研究人员将β内酰胺酶序列插入裂解性噬菌体，再用这些噬菌体处理之前的E. coli。当裂解性噬菌体进入带有CRISPR的E. coli时，其DNA会被CRISPR剪切，无法杀死细菌。也就是说，裂解性噬菌体只能杀死没有引入CRISPR的细菌，这为对抗生素敏感的细菌创造了生存优势。“添加裂解性噬菌体改变了环境中的选择压力，敏感细菌比抗性细菌更容易生存，”Qimron解释道。

研究人员下一步会在绿脓杆菌中应用这种CRISPR/噬菌体系统，才更复杂的环境下（小鼠笼子）进行测序。绿脓杆菌是世界上最普遍的耐药菌之一，也医院中令人头疼的感染源。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：I. Yosef et al., “Temperate and lytic bacteriophages programmed to sensitize and kill antibiotic-resistant bacteria,” PNAS, doi:10.1073/pnas.1500107112, 2015.