由科罗拉多大学博尔德分校的研究人员开发的遗传破坏策略有效地阻碍了抗生素耐药细菌（如大肠杆菌）的进化，使科学家们在与致命的超级细菌的持续战斗中获得了至关重要的支持。
 
根据美国疾病控制中心的数据，这些耐多药的病原体-能够比现有抗生素更快地适应当前的抗生素-在美国每年感染近200万人并导致至少23,000人死亡。
 
为了开发可持续的长期解决方案，CU Boulder研究人员创建了适应生物适应障碍（CHAOS）方法，该方法使用CRISPR DNA编辑技术修饰细菌细胞内的多种基因表达，阻碍病原体的中心过程和挫败其发展防御的能力。
 
“我们现在有办法切断一些最恶劣的虫子的进化途径，并可能防止未来的虫子出现，”该研究的第一作者，CU博尔德化学与生物学系的博士研究员Peter Otoupal说。工程（CHBE）。
 
CHAOS研究是2013年开始的工作的高潮，当时Otoupal和他的同事们开始寻找可以作为大肠杆菌细胞杀伤开关的基因。当科学家一次调整一个基因时，细菌就能适应并存活下来。但当他们一次改变两个或多个基因时，细胞变弱了。
 
“我们看到，当我们同时调整多个基因表达时-即使看起来有助于细菌存活的基因-细菌的适应性也会急剧下降，”Otoupal说。
 
CHAOS方法利用这种效应，拉动多个遗传杠杆以增加细菌细胞的压力并最终引发连锁失败，使得虫更容易受到当前治疗的影响。该技术不会改变bug的DNA本身，只会改变单个基因的表达，类似于编码信息在没有正确解密的情况下变得无用的方式。
 
该研究的高级作者，CHBE的助理教授Anushree Chatterjee说：“你可以从对细胞的一系列不断升级的烦恼来考虑它，最终导致它变弱。”“这种方法为创造更有效的组合方法提供了巨大的潜力。”
 
虽然大肠杆菌有近4,000个个体基因，但确切的基因修饰序列似乎比被破坏的基因数量少得多，Otoupal说。尽管如此，研究人员仍计划继续优化CHAOS方法，以寻求最有效的中断。
 
今天在“自然通讯生物学”杂志上概述了这些研究结果，并可以开辟关于如何最好地限制病原体抗生素抗性的新研究途径。
 
“疾病是非常有活力的，所以我们需要设计更智能的疗法来控制他们的快速适应率，”Chatterjee说。“我们实验室的重点是展示这些方法的功效，然后找到将技术转化为现代临床环境的方法。”
 
“在过去，没有人真正认为可能会减缓进化，”Otoupal说。“但与其他任何事情一样，进化有规则，我们开始学习如何利用它们来发挥我们的优势。”
 
斯坦福科学家设计了防止小鼠基因治疗免疫反应的方法
 
斯坦福大学医学院的研究人员证明，基因治疗可以有效，而不会引起所有基因治疗共同的危险副作用：对正常蛋白质的自身免疫反应，这是患者免疫系统首次遇到的。
 
研究人员在小鼠模型中证实了这一点，它准确地概括了Duchenne肌营养不良症。每5,000个男孩中就有一个出生时患有这种致残疾病，这使得患者在青春期中期受到轮椅伤害，并且在成年后通常是致命的。它源于遗传缺陷，剥夺了骨骼肌和心肌的肌萎缩蛋白的工作版本。
 
“基因疗法正在成为治疗单基因疾病的主流方法，”斯坦福大学神经学，神经科学和儿科学教授劳伦斯斯坦曼说。“但是有一个问题：如果你给一个正常蛋白质配方的基因给那个基因错误的人，那个人的身体以前从未制造过正常蛋白质，那个人的免疫系统就会发生反应-在某些情况下一种致命的蛋白质，就像它对任何外来蛋白质一样。我们认为我们已经解决了这个问题。“
 
这项研究结果将在9月3日在美国国家科学院院刊上发表的一项研究中进行描述。拥有George A.Zimmermann教授职位的Steinman是该研究的资深作者。主要作者是高级研究科学家Peggy Ho博士。
 
走向病毒
 
Duchenne肌营养不良症是单个缺陷基因的结果，使其成为基因治疗的优秀候选者，其中患者的错误基因被正确版本替换。实现这一目标的一种方法是通过共同选择病毒，这些病毒是擅长感染细胞的简单实体，然后迫使每个入侵细胞的生殖机制复制其自身的病毒基因。对于基因治疗，通过消除不需要的基因来修饰病毒，保留感染所必需的基因并添加待递送给患者的治疗基因。
 
编码肌营养不良蛋白的基因对于携带基因的病毒来说太大了。幸运的是，整个基因的一小部分足以产生一种合理功能的肌营养不良蛋白，称为微抗肌萎缩蛋白。该研究的共同作者，华盛顿大学神经病学，医学和生物化学教授杰弗里张伯伦博士在此前设计的一种病毒传递载体非常贴合基因。
 
诱导耐受
 
但仍存在粘性自身免疫问题。为了解决这个问题，斯坦曼和他的同事们将微抗肌萎缩蛋白的基因拼接成了一种叫做质粒的不同载体载体。
 
质粒是微小的DNA环，细菌经常来回交换，以传播彼此之间的重要性状，如耐药性。研究人员共同选择的特定细菌质粒通常包含几个短DNA序列或基序，免疫系统认为这些序列或基序是可疑的，并且它们会产生强烈反应。
 
但几年前，斯坦曼和其他一些斯坦福大学的科学家-包括何和研究的共同作者，免疫学和风湿病学教授威廉·罗宾逊博士-想出了如何用另一组DNA序列取代那些麻烦的DNA基序这远远不会加剧免疫反应，制服它。这种免疫耐受诱导质粒已用于两种不同自身免疫疾病的临床试验，结果令人满意。
 
对于这项新研究，研究人员使用一对二的冲击法为小鼠提供基因治疗和免疫自身免疫：微型抗肌萎缩蛋白基因的病毒传递，然后是质粒辅助诱导对微抗肌萎缩蛋白的耐受性。
 
15只6周龄小鼠-一个与幼儿大致相当的年龄-生物工程以缺乏功能性肌营养不良蛋白被注射携带微抗肌营养不良蛋白的病毒。一周后开始，将它们分成三组，每周注射32周的虚拟溶液;虚拟溶液加上不存在微抗肌萎缩蛋白基因的耐受诱导质粒;或具有微抗肌萎缩蛋白基因的质粒。
 
在32周期结束时，当时小鼠是人类等同于年轻成年人，那些携带微抗肌萎缩蛋白的质粒具有显着更大的肌肉力量和更多产生肌营养不良蛋白的肌肉纤维。他们的关键血源信号化学物质水平较低，在免疫细胞之间传递炎症信息，并且他们对微抗肌营养不良的正常免疫原性部分的抗体反应减弱。
 
“它仍处于早期阶段-毕竟这是一个小鼠实验-但似乎我们可以通过将感兴趣的蛋白质基因插入质粒中来诱导对各种前免疫原性蛋白质的耐受性，”Steinman说。。“对于患有多发性硬化症的人，我们已经看到胰岛素前体，患有1型糖尿病的人和髓鞘。现在看来这个概念也可能适用于基因治疗。”