CRISPR的另类用途

威斯康辛大学麦迪逊分校的研究学者与加州大学旧金山研究所（UCSF）的合作者重新研究了基因编辑工具CRISPR，然后精确地研究了哪些基因是特定抗生素的靶点，为如何改进现有抗生素或开发新抗生素提供了线索。

　　

由致病病原体引起的对现有抗生素的耐药性是一个日益严重的问题。据估计，在美国，这一问题危及数百万人生命，每年造成损失超过20亿美元。

“我们需要做的是，找出这些细菌的新弱点，”威斯康辛大学麦迪逊分校制药科学教授Jason Peters说，他开发了这个新系统。

Jason Peters

该技术被命名为Mobile-CRISPRi，科学家用它可以在各种致病细菌中筛选出抗生素的功能。研究人员利用一种细菌繁殖活动，将来自普通实验室菌株的Mobile-CRISPRi转入多种细菌，例如奶酪外皮上安家的很少有研究的微生物。

Peters与UCSF的Carol Gross与Oren Rosenberg等人一起设计和测试了Mobile-CRISPRi。该系统减少了目标基因的蛋白质生产，使研究人员确定抗生素是如何抑制病原体的生长。这些知识可以帮助指导研究如何克服现有药物的耐药性。

1月7日Nature Microbiology杂志发表了他们的研究，该发现以一种独特的方式利用了越来越流行的分子工具CRISPR。

“大多数人想到CRISPR就会想到基因编辑，”Peters说。“但这不是我要做的。”通常情况下，CRISPR系统的目标是一个基因，它将DNA分为两个部分，当细胞修复损伤时，基因得以被编辑。

新研究采用了CRISPR的损坏形式，即CRISPRi。CRISPRi被设计成不能切割DNA，相反，它只停留在DNA上，阻止其他蛋白进入或打开特定基因，结果是使基因表达降低，编码蛋白数量减少。

研究表明，如果减少抗药性靶向的蛋白质量，细菌就会对低剂量的药物更加敏感——这是基因与药物之间存在关联的证据。通过这种方法，一次可以筛选数千个基因作为潜在的抗药性靶点，帮助科学家了解抗生素是如何工作以及如何改进它们。

为了让CRISPRi能够移动，研究人员开发了将该系统从常见的细菌模型（如大肠杆菌）转移到致病菌中的方法，后者往往更难研究。Peter的研究小组聚焦细菌的“接合（conjugation）”，这是一种细菌连接和交换DNA的一种天然细菌生殖方式。前威斯康辛大学麦迪逊分校遗传学家Joshua Lederberg发现了接合，并于1958年获得了诺贝尔奖。

“你把细菌混合在一起，就会发生这种情况，”Peters说。“没什么比这更简单了。”

利用接合，将Mobile-CRISPRi转移给假单胞菌、沙门氏菌、葡萄球菌和李斯特等病原菌。“你可以研究抗生素如何直接作用于这些病原体，”Peters说。

随着奶酪年龄增长，奶酪上的细菌和真菌多样性巨大，这些细菌和真菌有助于丰富奶酪的风味。2010年，Peters的合作伙伴加州大学圣地亚哥分校的Rachel Dutton在法国奶酪外皮上发现了一种名为干酪弧菌（Vibrio casei）的新细菌。

通常我们没有办法分离来自环境中的细菌（如干酪弧菌）的基因，但是 Mobile-CRISPRi很容易被转移到菌株中，（直接研究蛋白质表达）为了解细菌是如何聚集并如何助长干酪风味开辟了新的途径。

现在，Peters将向其他研究人员提供 Mobile-CRISPRi，以研究他们的目标细菌。“它将完全向公众开放。”

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原文检索：Enabling genetic analysis of diverse bacteria with Mobile-CRISPRi

（生物通：伍松）