一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，從病毒進(jìn)化而來的基因組“島嶼”可以轉(zhuǎn)化為“無人機(jī)”，可以阻止金黃色葡萄球菌，這些細(xì)菌通常對抗生素產(chǎn)生抗藥性并對安全的醫(yī)院護(hù)理構(gòu)成威脅。

該研究由紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員于9月24日在線發(fā)表在“自然生物技術(shù)”雜志上，研究發(fā)現(xiàn)某種細(xì)菌DNA可以用來殺死或致殘細(xì)菌的基因來代替致病基因。

該研究中的DNA類型是一種“致病島”，它是從病毒中發(fā)展而來的，這些病毒永久地停留在它們感染的細(xì)菌中，成為其遺傳系統(tǒng)的一部分。結(jié)果是一個混合實(shí)體，其中含有細(xì)菌在繁殖時傳遞的有用基因，但在某些情況下也會切除細(xì)菌上層結(jié)構(gòu)，并像蛋白質(zhì)外殼(衣殼)中的病毒一樣包裝，可注入其DNA進(jìn)入其他細(xì)菌細(xì)胞。

這項(xiàng)研究作者表示，這種進(jìn)化飛躍的混合體將基因組島塑造成完美的無人機(jī)狀載體，為整個細(xì)菌群體提供基因有效載荷。當(dāng)注射到具有其他致命葡萄球菌感染的小鼠中時，研究小組設(shè)計的金黃色葡萄球菌致病島(SaPIs)殺死了細(xì)菌并拯救了處理過的動物。

“鑒于到目前為止的效果，以及相關(guān)治療嘗試的安全記錄，我們正準(zhǔn)備測試我們的無人機(jī)對抗干擾牛奶產(chǎn)量的金黃色葡萄球菌感染，如果在那里成功，那么對于患有葡萄球菌感染的人，”研究作者Richard P. Novick，醫(yī)學(xué)博士，紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院Skirball生物分子醫(yī)學(xué)研究所的Recanati家庭科學(xué)教授，以及美國國家科學(xué)院院士。

“花費(fèi)很長時間研究感染是一種非常有益的經(jīng)歷，然后以一種潛在的新方式來治療它，”諾維克說，他在紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院獲得了醫(yī)學(xué)博士學(xué)位，并一直在研究斯塔普。

三分之一的人口是金黃色葡萄球菌的攜帶者，通常沒有癥狀。但那些免疫系統(tǒng)較弱的人可能會在血液，肺部(肺炎)或器官(敗血癥)中發(fā)展危及生命的感染。長期以來，金黃色葡萄球菌一直在醫(yī)院中構(gòu)成威脅，其中有許多表面可供細(xì)菌定殖，并且最近成為社區(qū)中日益嚴(yán)重的問題(例如健身房，游樂場，學(xué)校，軍營和醫(yī)生辦公室)。

此外，用于對抗葡萄球菌的抗生素的效果越來越差，因?yàn)樵絹碓蕉嗟木暌呀?jīng)對這些藥物產(chǎn)生抗藥性。在經(jīng)過數(shù)十年的抗生素過度使用后，許多葡萄球菌感染現(xiàn)在無法治愈，該領(lǐng)域迫切尋求新的方法來對抗感染。

借用病毒技巧

正是在20世紀(jì)80年代的研究中，一種名為TSST1的基因?qū)е铝艘环N危險的葡萄球菌感染并發(fā)癥 - 稱為中毒性休克綜合癥 - 諾維克和他的同事們首次發(fā)現(xiàn)致病性島嶼攜帶TSST1作為其貨物的一部分。該團(tuán)隊隨后的無人機(jī)設(shè)計工作源于對Staph細(xì)菌依賴基因組島分享有用基因的認(rèn)識。通過這種方式，當(dāng)任何一個細(xì)胞偶然發(fā)現(xiàn)有助于它生存的變化時，整個群體都會受益，而不僅僅是它的后代。

“島嶼在這種基因轉(zhuǎn)移中的自然作用使它們成為一種新的治療方法，如果它們可以含有阻礙細(xì)菌而不是鼓勵感染的基因，”霍普羅斯博士說道，他是博士的長期成員。實(shí)驗(yàn)室。2013年，羅斯首先看到了這種潛力，并建議實(shí)驗(yàn)室關(guān)注它。

作為第一個測試，該團(tuán)隊在他們的島嶼上添加了CRISPR / Cas9序列，這是一種遺傳系統(tǒng)，可以靶向并切割靶基因內(nèi)的DNA鏈，這是細(xì)菌中的致命事件。該研究小組研究的另一種無人機(jī)含有酶溶葡萄球菌素的基因，它通過分解細(xì)胞壁直接殺死細(xì)菌。該團(tuán)隊還研究了一種CRISPR方法，該方法有可能在不殺死細(xì)菌的情況下使幾種引起疾病的細(xì)菌基因失效，這有望防止感染成為無人機(jī)抗性。

諾維克的研究也得出了另一個重要結(jié)論。“無人機(jī)系統(tǒng)不會像抗生素那樣擾亂患者的微生物組，腸道中的細(xì)菌混合物，其中一些物種對于消化和整體健康至關(guān)重要，”他說。