CRISPR有望解决抗菌素耐药性问题，但请记住，细菌可以进行反击

在关于这一主题的第二篇新研究综述中，捷克共和国布拉格查尔斯大学Plzen医学院和大学医院微生物系助理教授Ibrahim Bitar，将概述CRISPR技术的分子生物学，解释如何使用它来解决抗菌素耐药性。

　　

在关于该主题的第二篇新研究综述中，捷克共和国布拉格查尔斯大学Plzen医学院和大学医院微生物学系助理教授Ibrahim Bitar将概述CRISPR技术的分子生物学，并解释如何使用它来解决抗菌素耐药性问题。

聚集规律间隔短回文重复序列(CRISPR)和CRISPR相关基因(cas)广泛存在于许多细菌的基因组中，是抵御质粒和病毒等外来入侵者的一种防御机制。CRISPR阵列由一组重复的短序列组成，每一个序列都来自并完全匹配曾经侵入宿主的核酸序列。

伴随着CRISPR序列，存在4-10个高度保守的CRISPR相关基因(cas)，它们编码cas蛋白。Cas蛋白基于存储在CRISPR阵列中的免疫记忆在原核生物(细菌)中进行适应性免疫。CRISPR/Cas系统将来自质粒和病毒等入侵者的一小段外来DNA整合到它们的直接重复序列中，并将在未来的入侵中识别和降解相同的外部DNA元素。

由于CRISPR/Cas系统按时间顺序整合了入侵病原体的DNA，因此基因分型可用于追踪分离株的克隆性和来源，并将其定义为处于相同环境条件(包括地理位置(地区)和社区/医院环境)的菌株群体，并最终进一步扩展到追踪人类社会周围的致病菌。

CRISPR/Cas系统也可用于开发抗菌剂:引入自靶向crrna将有效和选择性地杀死目标细菌群体。由于治疗耐多药(MDR)感染的有效抗菌药物短缺，研究人员开始寻找对抗耐多药感染的替代方法，而不是经历开发新的抗菌药物的过程，这可能会持续数十年。因此，基于CRISPR/ cas的选择性抗菌剂的概念在2014年首次被开发和证明。编码Cas9的载体和靶向特定菌株/物种基因组位点的引导rna可以通过噬菌体或结合菌株传递到目标菌株。理论上，工程CRISPR/Cas系统的传递可以特异性地消除细菌种群中的目标菌株，但这并没有那么简单。

虽然这些系统似乎是操纵/干预的目标，但所有细菌都受到多种途径的调节，以确保细菌保持对过程的控制。因此，使用该系统作为抗菌剂仍然存在几个主要挑战。

大多数方法需要通过偶联传递再敏化体系;载体由一种无毒性的实验室菌株携带，该菌株应该通过结合来共享载体/质粒。结合过程是细菌之间(甚至与其他物种)共享质粒的自然过程。结合(成功递送)细菌在总细菌群中的百分比对再敏化效率至关重要。这个过程是由几个复杂的途径控制的。

细菌还拥有内置的抗crispr系统，可以修复CRISPR-Cas系统造成的任何损伤。细菌用来保护自身免受外来DNA侵害的防御系统通常位于细菌基因组中的防御岛(包含保护宿主免受入侵者侵害功能相似的基因的基因组片段)内;例如:acr(一种与其他类似变体一起作为质粒结合系统的抑制因子的基因)经常与其他宿主防御功能的拮抗剂(例如，反限制性修饰系统)聚集在一起，专家假设MGEs(移动遗传元件)在“反防御”岛屿中组织它们的反防御策略。

助理教授Bitar总结道:“总之，这种方法作为对抗抗菌素耐药性的替代方法似乎非常有希望。该方法使用了使细菌重新敏感的概念，以便利用现有的抗生素——换句话说，消除它们的耐药性，使它们再次对一线抗生素脆弱。然而，细菌的途径总是复杂的，这样的系统总是受到多种途径的严格调控。这些受调控的途径必须深入研究，以避免选择性压力有利于抗crispr系统的激活，从而以更积极的方式流行耐药性。”