综述：CRISPR-Cas系统在对抗抗菌素耐药性中的应用：选择哪个系统？

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：CRISPR-Cas systems in combating antimicrobial resistance: which system to choose? A systematic review

本综述系统梳理了CRISPR-Cas系统在应对日益严峻的抗菌素耐药性（AMR）挑战中的应用。文章指出，基于CRISPR的技术（如CRISPR-Cas9, Cas3, Cas12, Cas13及CRISPR干扰[CRISPRi]）因其高特异性和多功能性，成为对抗耐药病原体的有力工具。综述比较了各系统的优劣，指出递送效率是关键瓶颈，并提出了基于治疗目标、基因位置等因素的选择决策图，为开发CRISPR疗法和临床前研究提供了重要指导。

Abstract

抗菌素耐药性（AMR）对全球公共卫生构成日益严重的威胁，逐渐削弱了现有抗菌药物的效力。基于成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）的技术已成为控制耐药病原体的有前景的工具，具有高特异性和多功能性。然而，关于CRISPR策略应用于AMR的全面系统性综述仍然有限。自2025年2月12日起，我们对PubMed、Embase和Scopus数据库进行了系统评价，使用的检索策略包括：研究对象（耐药细菌或质粒介导的耐药性）、干预措施（CRISPR，包括变体如CRISPR-Cas9、Cas3、Cas12、Cas13和CRISPR干扰[CRISPRi]）以及结局指标（细菌再敏化或质粒消除）。CRISPR-Cas9系统是最常用的（75.7%），其中接合被确定为主要递送方法。我们识别了每个系统的优势和局限性，强调CRISPRi和CRISPR-Cas13a作为克服直接基因组编辑限制的替代方案。递送效率仍然是一个核心挑战，尽管基于纳米载体和噬菌体的方法显示出有希望的潜力。我们还提出了一个决策图，指导选择最合适的CRISPR-Cas系统和递送策略，考虑的因素包括治疗目标、基因位置、方法效率、应用环境和临床可行性。本综述提供了CRISPR策略应用于AMR的最新且结构化的综合，强调了其潜在的转化和临床应用前景。研究结果可为基于CRISPR的疗法的开发提供信息，指导临床前研究的设计，并支持未来在临床环境中对抗多重耐药感染的策略。

引言：AMR挑战与CRISPR的机遇

抗菌素耐药性（AMR）的蔓延使得许多曾经有效的抗生素逐渐失效，对人类健康构成严重威胁。在这一背景下，基因编辑技术，特别是基于CRISPR的系统，因其能够精准靶向并灭活耐药基因，而展现出巨大的应用潜力。这些系统通过向导RNA（gRNA）的引导，由Cas核酸酶对特定的DNA或RNA序列进行切割，从而实现基因敲除、基因抑制或质粒消除等目的。

主流CRISPR-Cas系统应用概览

在众多CRISPR-Cas系统中，CRISPR-Cas9是应用最为广泛的工具，占所综述研究的75.7%。它主要用于切割耐药基因所在的DNA序列，导致基因失活。然而，其依赖于DNA双链断裂的机制可能对细菌细胞产生毒性。相比之下，CRISPR干扰（CRISPRi）技术利用失活的Cas9（dCas9）蛋白与阻遏结构域融合，在不切割DNA的前提下抑制基因转录，为降低细胞毒性提供了替代方案。此外，靶向RNA的CRISPR-Cas13a系统（特别是Cas13a）因其能够降解耐药基因的mRNA而受到关注，避免了基因组水平的永久性改变，适用于临时性逆转耐药性。

递送策略：从实验室到临床应用的关键 hurdle

将CRISPR组件有效递送至目标细菌是实际应用中的核心挑战。目前，接合（细菌间的直接DNA转移）是主要的递送方法。然而，其效率和应用范围有限。基于噬菌体的递送系统利用细菌病毒作为载体，能够高效感染特定菌种，但存在宿主范围限制和免疫原性问题。基于纳米载体（如脂质纳米粒或聚合物纳米颗粒）的递送方法则显示出更好的生物相容性和可调控性，有望用于体内治疗，但其靶向性和递送效率仍需优化。

选择指南：如何匹配合适的CRISPR工具

该综述提出了一个决策图，以帮助研究者根据具体场景选择最合适的系统。选择需考虑多个因素：若目标是永久性消除染色体上的耐药基因，CRISPR-Cas9可能是首选；若目标是可逆地抑制基因表达或靶向质粒上的基因，CRISPRi或CRISPR-Cas13a可能更合适；对于临时性治疗或避免DNA损伤的应用，Cas13a系统更具优势。此外，应用环境（如体外诊断、体内治疗）和临床可行性（如安全性、监管要求）也至关重要。

结论与展望

CRISPR-Cas技术为对抗AMR提供了强大的精准武器。尽管在递送效率、特异性以及安全性方面仍面临挑战，但CRISPRi、Cas13a等新策略以及纳米载体、噬菌体等递送方式的不断发展，正推动该领域向临床转化迈进。未来的研究需要进一步优化系统特异性，开发更高效的递送平台，并在临床前和临床模型中验证其有效性与安全性，最终为应对多重耐药感染提供新的解决方案。