Ha sido difícil realizar modificaciones genéticas en las bacterias intestinales del interior de los ratones.Derechos de autor: Robert F. Bukati/Associated Press vía Alamy
Los científicos han diseñado una herramienta de edición de genes que puede modificar poblaciones bacterianas en… Microbioma intestinal De ratones vivos1.
herramienta – tipo de 'editor de reglas– Modificar el gen diana en más del 90% de los casos. Escherichia coli “Soñamos que podíamos hacer esto”, dice Xavier Duporté, biólogo sintético que cofundó Eligo Bioscience, una empresa de biotecnología en París. Los resultados fueron publicados hoy en la revista. naturaleza.
Varios equipos de investigación han utilizado sistemas de edición CRISPR-Cas para matar bacterias dañinas en el intestino de ratones2–4. Pero Duportet y sus colegas querían modificar las bacterias del microbioma intestinal sin matarlas.
Para hacer esto, utilizaron un editor de bases, que intercambia una base de nucleótido por otra (convirtiendo una A en una G, por ejemplo) sin romper el ADN bicatenario. Hasta la fecha, los editores de bases no han logrado modificar lo suficiente la población bacteriana objetivo para que sean efectivos. Esto se debe a que los vectores se administraron únicamente a los receptores diana comunes a las bacterias cultivadas en el laboratorio.
Sistema de entrega innovador
Para abordar estos obstáculos, el equipo diseñó un vehículo de entrega que utiliza componentes del bacteriófago (un virus que infecta las bacterias) para centrarse en varios objetivos. bacterias coli Receptores que se expresan en el medio intestinal. Este vector lleva un editor de orientación básico. bacterias coli Los investigadores también mejoraron el sistema para evitar que el material genético que transmite se replique y se propague una vez que ingresa a la bacteria.
El equipo conectó un editor de reglas a los ratones y lo usó para cambiar A a G en bacterias coli Alrededor del 93% de las bacterias objetivo se modificaron aproximadamente ocho horas después de que los animales recibieron el tratamiento.
Luego, los investigadores adaptaron el editor básico para que pudiera editar bacterias coli Gen que produce una proteína que se cree que desempeña un papel en muchas enfermedades neurodegenerativas y autoinmunes. La proporción de bacterias modificadas osciló alrededor del 70% después de tres semanas de tratar a los ratones. En el laboratorio, los científicos también pueden utilizar la herramienta para editar cepas de bacterias. bacterias coli Y Klebsiella pneumoniae, que puede causar infecciones pulmonares. Esto sugiere que el sistema de edición se puede adaptar para apuntar a diferentes cepas y tipos de bacterias.
Este sistema de edición de bases representa un “avance crítico” en el desarrollo de herramientas que puedan modificar directamente las bacterias dentro del intestino, dice Chase Beisel, ingeniero químico del Instituto Helmholtz para la Investigación de Infecciones Basadas en ARN en Würzburg, Alemania. Añade que el estudio “abre la posibilidad de editar microbios para combatir enfermedades, evitando al mismo tiempo la propagación del ADN modificado”.
El siguiente paso para Duporté y sus colegas es desarrollar modelos en ratones de enfermedades impulsadas por microbiomas para medir si alteraciones genéticas específicas tienen un efecto beneficioso sobre su salud.