利用噬菌體遞送CRISPR-Cas3有望治療艱難梭菌感染

在一項新的研究中，來自美國Locus Biosciences公司和北卡羅萊納州立大學等研究機構的研究人員發現CRISPR-Cas系統可用于有效靶向并消除特定的腸道細菌，即一種引起結腸炎的病原體：艱難梭菌（Clostridioides difficile）。相關研究結果近期發表在mBio期刊上，論文標題為“In Vivo Targeting of Clostridioides difficile Using Phage-Delivered CRISPR-Cas3 Antimicrobials”。

在這項概念驗證研究中，這些研究人員測試了利用一種稱為噬菌體的病毒攜帶可編程的CRISPR來特異性靶向和消除艱難梭菌的有效性。他們能夠在實驗室中和在小鼠身上進行的實驗中證實這種病原體減少了。

論文共同通訊作者、北卡羅萊納州立大學食品、生物加工與營養科學系教授Rodolphe Barrangou說，“我們想要設計帶有自我靶向的CRISPR有效載荷的噬菌體，并將它們遞送至所選生物體（小鼠）的腸道中，以便對宿主健康產生有益影響并阻止疾病產生。”

論文共同通訊作者、北卡羅來納州立大學傳染病學助理教授Casey M. Theriot說，使用和濫用抗生素會增加對艱難梭菌感染的易感性，這是因為抗生素會消滅腸道中的好細菌和壞細菌。在用標準抗生素治療以消除艱難梭菌的人類患者中，大約有30％的人會出現疾病復發。

她說，“我們需要精確地靶向這種病原體，而不干擾其余的微生物組，這就是這種方法的作用。”

CRISPR技術已被用于精確移除或切割和替換細菌中特定的遺傳密碼序列。Barrangou說，在這項研究中使用的CRISPR方法涉及Cas3蛋白，它就像街機游戲吃豆人（Pac-Man）那樣起作用，殺死了艱難梭菌并造成了廣泛的DNA損傷。

在實驗室中，CRISPR-Cas系統有效殺死了艱難梭菌。之后，這些研究人員在感染艱難梭菌的小鼠中測試了這種方法。在CRISPR治療后兩天，這些小鼠體內的艱難梭菌水平降低，但兩天后又恢復了。

Theriot說：“艱難梭菌很難對付，名副其實。”Barrangou說，“這是漫長過程中積極的**步。利用噬菌體傳遞CRISPR有效載荷的結果為治療其他傳染性疾病及其他疾病開辟了新途徑。”

下一步包括改造噬菌體，以阻止艱難梭菌在最初的有效殺傷后發生反彈。這些研究人員說，未來的研究工作還將涉及為各種艱難梭菌菌株開發一個不同噬菌體的文庫。