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近日怀特黑德研究所的研究人员通过修改后的CRISPR-Cas基因编辑系统成功系统操纵了白色念珠菌的基因组。科学家可以通过该方法找到更多针对该类真菌的新型治疗靶标,目前市场抗白色念珠菌的药物十分有限。
麻省理工学院生物学教授Gerald Fink表示:“CRISPR技术改变了我们对付白色念珠菌的游戏规则。过去我们都是双手反绑在背后来对付这个致病菌,该研究结果解放了我们的双手,让我们能够继续推进关于人类疾病的基础研究。”
白色念珠菌是一种常见的共生体,正常状态下在内脏以及皮肤上都可以见到。然而这类真菌一旦不受控制地生长就会造成轻微甚至致命的真菌感染,比如免疫功能低下的个体就面临此类问题。白色念珠菌是一个十分顽强的敌人,因为许多菌株均对抗真菌药物耐药。为了开发出新型抗真菌药物,研究人员需要知道白色念珠菌更多的生物学特性。
对于此类病原体通常的研究策略就是逐渐敲除其基因组中的每个基因,来寻找那些病原体必需的,合适作为药物靶标的基因。然而白色念珠菌的基因组很难敲除,因为它的每一个基因都存在一个副本,并且现有的基因编辑技术同时敲除两个基因的效果很不好。
2012年的研究表明细菌的免疫系统CRISPR-Cas系统可以用于基因编辑。对于大多数二倍体生物,该基因编辑系统均可以高效,精确地同时操控基因副本。然而对于白色念珠菌特殊的基因组成,该技术显示无效,编辑系统需要较大的更改。Valmik Vyas博士在做出大量努力后开发了可以用于白色念珠菌的升级版CRISPR-Cas系统。研究结果发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。
通过实验和临床分离菌株检测改进后基因编辑系统的效果,Vyas在一次实验中同时高效改变了白色念珠菌的几个基因,包括与抗菌素耐药性十分重要的基因,以及必需基因。Vyas表示修改后的CRISPR-Cas基因编辑系统对于白色念珠菌98%的基因都有效,这意味着现在能够确定白色念珠菌6000个基因中哪些是必需的,因此可以开发出更好地药物靶标。
Vyas说:“该研究扩大了我们对于该类病原菌的操控范围,大大提高了我们敲除基因的效率,现在到了向白色念珠菌开战的时刻。”