Конец эры супербактерий: технология CRISPR возвращает бактериям уязвимость к антибиотикам

Прогнозы ученых неутешительны: при отсутствии решений к 2050 году супербактерии могут стать причиной более 10 миллионов смертей ежегодно, передает nv.ua

Болезнетворные микроорганизмы, адаптирующиеся к современным лекарствам, активно распространяются в больницах, на очистных сооружениях и животноводческих фермах. Однако исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего предложили революционный метод борьбы, который способен не просто замедлить этот процесс, а повернуть его вспять.

Профессора Итан Бир и Джастин Мейер разработали систему активной генетики второго поколения под названием pPro-MobV. Эта технология базируется на методе редактирования генов CRISPR и заимствует принципы «генного драйва», который ранее успешно применяли для контроля популяций насекомых-переносчиков малярии. Суть метода заключается в создании специальных генетических кассет, которые внедряются в бактериальную популяцию и целенаправленно нейтрализуют гены резистентности.

Система pPro-MobV работает путем воздействия на плазмиды — небольшие кольцевые молекулы ДНК внутри бактерий, где обычно «записана» информация об устойчивости к лекарствам. Используя процесс конъюгации (своеобразного «спаривания» бактерий), компоненты CRISPR самостоятельно распространяются от одной клетки к другой. Таким образом, даже небольшое количество модифицированных клеток способно со временем сделать огромную популяцию вредных микроорганизмов вновь уязвимой к традиционным антибиотикам.

Особое внимание авторы исследования, опубликованного в журнале Nature npj Antimicrobials and Resistance, уделили борьбе с биопленками. Эти плотные микробные группировки крайне трудно удалить обычными средствами или дезинфекцией, поскольку они создают защитный барьер толщиной в доли миллиметра, блокирующий лекарства. Новая система pPro-MobV эффективно проникает в такие структуры, что открывает широкие перспективы для ее использования в медицине, при очистке окружающей среды и в инженерии микробиома.

Дополнительно ученые обнаружили, что генетические элементы системы могут переноситься бактериофагами — вирусами, поражающими бактерии. Это усиливает действие технологии, позволяя ей обходить защитные механизмы микробов. Для безопасного использования платформа предусматривает механизм «удаления на основе гомологии», который позволяет ученым при необходимости полностью удалить внедренную генетическую кассету из экосистемы.

По словам исследователей, этот метод является одним из немногих известных инструментов, способных активно очищать окружающую среду от генов резистентности. Поскольку около половины случаев заражения супербактериями связаны именно с окружающей средой (например, сточными водами или аквафермами), массовое внедрение CRISPR-драйвов может радикально изменить ситуацию в мировом здравоохранении.