专杀带耐药基因病原菌的Cas13a工程噬菌体

几十年来，致病性细菌中抗生素耐药性的出现和扩散已成为全球公众日益关注的问题。抗生素耐药细菌的出现对全球人类健康的威胁日益严重，因此有必要开发新的抗菌药物。已有研究开发了基于CRISPR-Cas9或CRISPR-Cas3的抗菌剂，可以噬菌体为载体，利用CRISPR-Cas的序列特异性核酸酶活性针对耐药菌的耐药基因进行杀灭。但是当耐药基因位于耐药菌质粒上时，上述系统对质粒DNA的切割往往不能够有效将宿主细菌杀死，因此无法有效地靶向带有质粒的传播耐药基因的细菌。在最近的一篇文章中，研究人员报告了一种基于CRISPR-Cas13a的噬菌体抗菌剂的开发，可以有效解决上述问题。该成果《Development of CRISPR-Cas13a-based antimicrobials capable of sequence-specific killing of target bacteria》近日发表在Nature communications杂志，通讯作者为日本自治医科大学Longzhu Cui和英国格拉斯哥大学José R. Penadés。

本文描述了一系列基于CRISPR-Cas13a的抗菌核衣壳（antibacterial nucleocapsid）的开发，称为CapsidCas13a（s）。它们能够通过识别相应的抗药性基因，对耐碳青霉烯的大肠杆菌和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌进行序列特异性杀伤。CapsidCas13a的构建原理是将设计好靶向耐药基因的CRISPR-Cas13a包装到噬菌体衣壳中。由于Cas13a具有特异性识别，无差别切割的特点。与当目标基因位于质粒上时缺乏细菌杀灭能力的基于Cas9的抗菌剂相反，CapsidCas13a在识别目标基因时无论其位置如何，都表现出强大的细菌杀灭活性。此外，研究人员还证明了CapsidCas13a(s)可用于细菌的耐药基因检测，而无需任何核酸操作以及光学可视化设备。综上所述，CapsidCas13a作为抗微生物耐药细菌的治疗剂和用于检测细菌特定基因的非化学检测剂都展示出了良好的应用潜力。