DNA岛有效作为“抗菌无人机”

一项新的研究发现，从病毒进化而来的基因组“岛屿”可以转化为“无人机”，可以阻止金黄色葡萄球菌，这些细菌通常对抗生素产生抗药性并对安全的医院护理构成威胁。

该研究由纽约大学医学院的研究人员于9月24日在线发表在“自然生物技术”杂志上，研究发现某种细菌DNA可以用来杀死或致残细菌的基因来代替致病基因。

该研究中的DNA类型是一种“致病岛”，它是从病毒中发展而来的，这些病毒永久地停留在它们感染的细菌中，成为其遗传系统的一部分。结果是一个混合实体，其中含有细菌在繁殖时传递的有用基因，但在某些情况下也会切除细菌上层结构，并像蛋白质外壳(衣壳)中的病毒一样包装，可注入其DNA进入其他细菌细胞。

这项研究作者表示，这种进化飞跃的混合体将基因组岛塑造成完美的无人机状载体，为整个细菌群体提供基因有效载荷。当注射到具有其他致命葡萄球菌感染的小鼠中时，研究小组设计的金黄色葡萄球菌致病岛(SaPIs)杀死了细菌并拯救了处理过的动物。

“鉴于到目前为止的效果，以及相关治疗尝试的安全记录，我们正准备测试我们的无人机对抗干扰牛奶产量的金黄色葡萄球菌感染，如果在那里成功，那么对于患有葡萄球菌感染的人，”研究作者Richard P. Novick，医学博士，纽约大学医学院Skirball生物分子医学研究所的Recanati家庭科学教授，以及美国国家科学院院士。

“花费很长时间研究感染是一种非常有益的经历，然后以一种潜在的新方式来治疗它，”诺维克说，他在纽约大学医学院获得了医学博士学位，并一直在研究斯塔普。

三分之一的人口是金黄色葡萄球菌的携带者，通常没有症状。但那些免疫系统较弱的人可能会在血液，肺部(肺炎)或器官(败血症)中发展危及生命的感染。长期以来，金黄色葡萄球菌一直在医院中构成威胁，其中有许多表面可供细菌定殖，并且最近成为社区中日益严重的问题(例如健身房，游乐场，学校，军营和医生办公室)。

此外，用于对抗葡萄球菌的抗生素的效果越来越差，因为越来越多的菌株已经对这些药物产生抗药性。在经过数十年的抗生素过度使用后，许多葡萄球菌感染现在无法治愈，该领域迫切寻求新的方法来对抗感染。

借用病毒技巧

正是在20世纪80年代研究一种名为TSST1的基因 - 导致葡萄球菌感染的危险并发症，称为中毒性休克综合症 - 诺维克及其同事首次发现致病性岛屿携带TSST1作为其货物的一部分。该团队随后的无人机设计工作源于对Staph细菌依赖基因组岛分享有用基因的认识。通过这种方式，当任何一个细胞偶然发现有助于它生存的变化时，整个群体都会受益，而不仅仅是它的后代。

“岛屿在这种基因转移中的天然作用使它们成为一种新的治疗方法，如果它们可以含有阻碍细菌而不是鼓励感染的基因，”该实验室的长期成员Hope Ross博士说。2013年，罗斯首先看到了这种潜力，并建议实验室关注它。

作为第一个测试，该团队在他们的岛屿上添加了CRISPR / Cas9序列，这是一种遗传系统，可以靶向并切割靶基因内的DNA链，这是细菌中的致命事件。该研究小组研究的另一种无人机含有酶溶葡萄球菌素的基因，它通过分解细胞壁直接杀死细菌。该团队还研究了一种CRISPR方法，该方法有可能在不杀死细菌的情况下使几种引起疾病的细菌基因失效，这有望防止感染成为无人机抗性。

诺维克的研究也得出了另一个重要结论。“无人机系统不会像抗生素那样扰乱患者的微生物组，肠道中的细菌混合物，其中一些物种对于消化和整体健康至关重要，”他说。

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