Une équipe de recherche dirigée par le Dr Aixin YAN, professeur agrégé de la Division de recherche en biologie moléculaire et cellulaire, Faculté des sciences, en collaboration avec le professeur clinicien honoraire Patrick CY WOO du Département de microbiologie, Faculté de médecine Li Ka Shing, Université de Hong Kong (HKU), a signalé le développement d’une plate-forme transférable et intégrative basée sur CRISPR de variety I qui peut éditer efficacement les divers isolats cliniques de Pseudomonas aeruginosa, une superbactérie able d’infecter divers tissus et organes et une supply majeure d’infections nosocomiales. La procedure peut accélérer l’identification des déterminants de la résistance des agents pathogènes multirésistants (MDR) et le développement de nouvelles stratégies anti-résistance.



La recherche a ouvert une nouvelle voie pour modifier génomiquement ces espèces et isolats bactériens sauvages, tels que ceux ayant une value clinique et environnementale et ceux formant le microbiome humain. Il a également fourni un cadre pour exploiter d’autres systèmes CRISPR-Cas répandus dans les génomes procaryotes et étendre les boîtes à outils basées sur CRISPR. La recherche a été publiée dans la principale revue scientifique Nucleic Acids Study.

Arrière-system

Le système CRISPR-Cas comprend le système immunitaire adaptatif des procaryotes qui désarme les virus envahissants en clivant leur ADN. En raison de sa capacité one of a kind de cibler et de modifier des séquences d’ADN, CRISPR-Cas a été exploité comme méthode d’édition du génome de nouvelle génération. La méthode est basée sur le système CRISPR/Cas9 de classe 2 de sort II, qui a révolutionné la génétique et la recherche biomédicale dans une pléthore d’organismes et a reçu le prix Nobel de chimie 2020. Cependant, les systèmes CRISPR-Cas de classe 2 ne représentent qu’environ 10 % des systèmes CRISPR-Cas codés naturellement chez les procaryotes. Leurs purposes pour éditer des génomes bactériens sont plutôt limitées.



Remarquablement, les systèmes CRISPR-Cas appartenant à différentes courses et sorts sont continuellement identifiés, et ils servent de réservoir profond pour l’expansion des boîtes à outils basées sur CRISPR. Le système CRISPR-Cas le moreover diversifié et le plus largement distribué est le système de form I qui représente 50 % de tous les systèmes CRISPR-Cas identifiés et a le potentiel d’étendre les boîtes à outils basées sur CRISPR avec des avantages distinctifs non accessibles avec les systèmes de classe 2, tels que comme une spécificité élevée, un hors-ciblage minimum et able de délétions de grands fragments. Cependant, le système CRISPR-Cas de form I repose sur un complexe effecteur à plusieurs composants appelé Cascade pour interférer avec l’ADN qui n’est pas facilement transférable à des hôtes hétérologues, ce qui entrave l’application généralisée de ces CRISPR naturellement abondants pour l’édition du génome et la thérapeutique.

Principales conclusions

Auparavant, l’équipe a identifié un système CRISPR-Cas de type I-F hautement actif dans une souche clinique de P. aeruginosa multirésistante PA154197 qui a été isolée d’un cas d’infection sanguine à l’hôpital Queen Mary. Ils ont caractérisé ce système CRISPR-Cas et ont développé avec succès une méthode d’édition du génome relevant dans l’isolat MDR basée sur ce système CRISPR-Cas de variety I-F natif. La méthode a permis une identification rapide des déterminants de la résistance de l’isolat clinique MDR et le développement d’une nouvelle stratégie anti-résistance (Mobile Studies, 2019, 29, 1707-1717).

Pour surmonter la barrière du transfert de la cascade complexe de style I à des hôtes hétérologues, dans cette étude, l’équipe a cloné l’ensemble de l’opéron cas de form IF dans un vecteur mini-CTX able d’intégration et a livré la cassette à des hôtes hétérologues par conjugaison, une approche de transfert d’ADN commun dans la mother nature. Le vecteur mini-CTX a permis l’intégration de la cascade entière sur le locus génétique attB conservé dans le génome des hôtes hétérologues, leur permettant d’héberger un système CRISPR-Cas de form I-F « natif » qui peut être exprimé et fonctionner de manière secure. L’équipe a montré que le sort transféré IF Cascade affiche une capacité d’interférence d’ADN significativement plus grande et une stabilité de souche as well as élevée que le système Cas9 transférable et peut être utilisé pour l’édition du génome avec efficacité (> 80%) et simplicité, c’est-à-dire par une transformation en une étape de un seul plasmide d’édition.

En outre, ils ont développé un système transférable avancé qui comprend à la fois une cascade IF de variety hautement active et une recombinase pour promouvoir l’application du système dans des souches ayant une faible capacité de recombinaison homologue, des isolats sauvages de P. aeruginosa sans facts sur la séquence du génome, et dans d’autres Pseudomonas. espèce. Enfin, les gènes de style I-F Cascade introduits peuvent être facilement retirés des génomes de l’hôte grâce à la délétion médiée par I-F Cascade de gros fragments d’ADN, ce qui entraîne une édition du génome sans cicatrice dans les cellules hôtes. L’application du système transférable pour la répression génique a également été démontrée, mettant en évidence les purposes robustes et diverses du système transférable développé de kind I-F CRISPR.

Le Dr Aixin Yan a prédit que cette nouvelle méthode sera étendue à l’édition non seulement des agents pathogènes mais aussi du microbiome pour promouvoir la santé humaine, a-t-elle déclaré :  » Nous pensons que la technologie et les thérapies basées sur CRISPR apporteront de nouveaux espoirs dans la lutte contre les superbactéries à l’avenir. «