新法能高效灭活抗生素抗性基因

科技日报讯 （记者刘海英）美国加州大学圣地亚哥分校研究团队16日在《自然·通讯》上发表论文称，他们开发出一种新型基因驱动系统Pro-AG，能有效灭活赋予细菌抗生素抗性的基因，其效率比使用CRISPR系统对照方法高百倍。

抗生素的广泛使用导致了环境中抗生素耐药性细菌的流行。有证据表明，这些环境中的抗生素耐药性来源会传播给人类。专家预测，在未来几十年中，抗生素耐药性的威胁可能会急剧增加，如果不加控制，到2050年可导致每年约1000万人因耐药性细菌相关疾病而死亡。

细菌中赋予抗生素抗性的基因通常携带在被称为质粒的环状DNA分子上。质粒可以独立于细菌基因组复制，携带抗生素抗性基因的质粒的拷贝可以存在于每个细胞中，并具有在细菌之间转移抗生素抗性的能力。使用CRISPR系统对这些质粒进行定点剪切编辑，破坏质粒，可将抗生素抗性降低约100倍。Pro-AG系统则采用了一种高效的剪切—粘贴机制，在将基因盒插入赋予抗生素抗性的基因中之后，Pro-AG元件会通过自我扩增机制复制自身，最终达到大幅降低抗生素抗性的目的。研究人员在论文中指出，Pro-AG系统在高拷贝数质粒上对抗生素抗性标记进行功能失活，其效率是基于CRISPR系统的剪切—破坏方法的100倍。

除高效编辑高拷贝数质粒外，Pro-AG还可以有效编辑大型质粒和单拷贝基因组靶点，或引入功能基因，这为该系统在生物技术或生物医学领域的更广泛应用奠定了基础。

研究人员表示，Pro-AG技术可用于慢性细菌感染的治疗，帮助治疗如囊性纤维化、慢性尿路感染、结核病等疾病。而与各种现有的递送机制结合，该技术还可以用于去除下水道、鱼塘、饲养场等环境中的抗生素抗性菌株，大幅降低环境中抗生素抗性的发生率。