microbius
РОССИЙСКИЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОРТАЛ
Поиск
rss

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2Vtzqx7tLnC

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqwzYS9e

Реклама

ООО "АЛИФАКС"

ИНН 7718314415

ID 2VtzqvtsLHv

Реклама

CRISP редактирование микробиома становится все более доступным
CRISP редактирование микробиома становится все более доступным

Автор/авторы:
share
74
backnext
Рис.: flickr.com

Два новых метода позволяют CRISPR редактировать гены в нескольких типах клеток одновременно.

   На сегодняшний день ферменты CRISPR используются для редактирования геномов одного типа клеток за один раз: они вырезают, удаляют или добавляют гены в определенный вид клеток в ткани или органе, например, или в один вид микроорганизмов. Группа ученых Калифорнийского университета, которая почти 10 лет назад изобрела технологию редактирования генома CRISPR-Cas9, теперь нашла способ добавлять или изменять гены в сообществе многих различных видов одновременно, что открывает путь к тому, что можно назвать "редактированием сообщества".

   Хотя эта технология пока применяется исключительно в лабораторных условиях, ее можно использовать как для редактирования, так и для отслеживания отредактированных микроорганизмов в естественном сообществе, например, в кишечнике или на корнях растений, где скапливаются сотни или тысячи различных микробов. Такое отслеживание становится необходимым, когда ученые говорят о генетическом изменении микробных популяций: например, введение генов в кишечные микроорганизмы для устранения проблем с пищеварением или изменение микробной среды сельскохозяйственных культур для повышения их устойчивости к вредителям.
Без способа отслеживания генных вставок такие вставленные гены могут оказаться где угодно, поскольку микробы обычно обмениваются генами между собой.

"Изменение ДНК в изолированных микроорганизмах имеет большое значение для понимания того, что делает эта ДНК", - говорит соавтор работы Бенджамин Рубин. "Эта разработка помогает перенести этот фундаментальный подход на микробные сообщества, которые гораздо больше отражают то, как эти микроорганизмы живут и функционируют в природе".

   Хотя возможность "дробного" редактирования многих типов клеток или микроорганизмов одновременно может быть полезна в современных промышленных системах - например, в биореакторах для выращивания клеток в большом количестве, - более непосредственное применение эта работа может найти в качестве инструмента для понимания структуры сложных сообществ бактерий, архей и грибов, а также передачи генов внутри этих разнообразных популяций.

   "В конечном итоге мы сможем устранить гены, вызывающие болезни, в бактериях вашего кишечника или сделать растения более эффективными за счет инженерии их микробных партнеров", - говорит Рубин. "Но, скорее всего, прежде чем мы это сделаем, этот подход даст нам лучшее понимание того, как микробы функционируют в сообществе". Статья, впервые описывающая этот инновационный метод, появилась в журнале Nature MicrobiologyАвторы являются пионерами в области секвенирования сообществ, или метагеномики: секвенирования всей ДНК в сложном сообществе микробов.

   За последние 15 лет метагеномное секвенирование достигло огромного прогресса. Еще в 2019 году исследователи собрали 10 000 индивидуальных геномов почти 800 видов микроорганизмов из образцов почвы. Это можно сравнить с переписью населения: информация о том, какие микробы присутствуют в каких пропорциях, и какие функции эти микробы могут выполнять в сообществе. Это позволяет сделать вывод о сложных взаимодействиях между организмами и о том, как они могут работать вместе для достижения важных преимуществ экосистемы, таких, например, как фиксация азота. Но эти наблюдения являются лишь гипотезами; необходимы новые методы для реальной проверки этих функций и взаимодействий на уровне сообщества.

   "Существует идея о метаболических связях - что ни один отдельный микроорганизм не может выполнять весь огромный набор метаболических функций, но по большей части каждый отдельный организм выполняет один этап процесса, и между организмами должна быть какая-то передача метаболитов", - рассказывает Рубин. "Это гипотеза, но как мы можем доказать это? Как дойти до точки, когда мы уже не просто наблюдаем, а можем сделать несколько манипуляций и посмотреть, что произойдет? Так возникла идея редактирования сообществ".

   Сначала группа разработала подход, позволяющий определить, какие именно микроорганизмы в сообществе действительно поддаются редактированию генов. В разработанном Рубином и коллегами методе скрининга, названном ET-seq ( environmental transformation sequencing), в качестве зонда используется транспозон, или прыгающий ген, который легко вставляется случайным образом в геномы многих микроорганизмов. Путем секвенирования ДНК сообщества до и после введения транспозона они смогли точно определить, какой вид микробов смог включить ген транспозона. В одном эксперименте с участием сообщества из девяти различных микроорганизмов они успешно внедрили один и тот же транспозон в пять из них, используя различные методы трансформации.

   Затем была разработана система адресной доставки под названием "ДНК-редактирующая РНК-направленная CRISPR Cas транспозаза" (DART), которая использует фермент CRISPR-Cas, подобный CRISPR-Cas9, для наведения на определенную последовательность ДНК и вставки транспозона. Метод DART был апробирован на более реалистичном микробном сообществе из образца кала младенца. Выделенные из него бактерии были культивировали для создания стабильного сообщества, состоящего в основном из 14 различных типов микроорганизмов. При этом исследователи смогли отредактировать отдельные штаммы E. coli в этом сообществе, нацеливаясь на гены, которые были ассоциированы с заболеваниями.



Источник:

ScienceDaily, 6 December 2021

Комментариев: 0
Вам также может быть интересно
Узнайте о новостях и событиях микробиологии
Первыми получайте новости и информацию о событиях
up