En su presentación "Cómo utilizar CRISPR-Cas para combatir la RAM" en el Congreso Global ESCMID, el Prof. Asistente Ibrahim Bitar, Departamento de Microbiología, Facultad de Medicina y Hospital Universitario de Plzen, Universidad Carolina de Praga, Plzen, República Checa, brinde una descripción general de la biología molecular de la tecnología CRISPR y explique cómo se puede utilizar para abordar la resistencia a los antimicrobianos.
Las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas (CRISPR) y los genes asociados a CRISPR (cas) están muy extendidos en el genoma de muchas bacterias y son un mecanismo de defensa contra invasores extraños como plásmidos y virus. Las matrices CRISPR se componen de una serie repetida de secuencias cortas, cada una de las cuales se origina y coincide exactamente con una secuencia de ácido nucleico que una vez invadió al huésped.
Acompañando a las secuencias CRISPR, hay de 4 a 10 genes asociados a CRISPR (cas), que están altamente conservados y codifican las proteínas Cas. Las proteínas Cas conducen la inmunidad adaptativa en procariotas (bacterias) basándose en memorias inmunológicas almacenadas en la matriz CRISPR.
El sistema CRISPR/Cas integra una pequeña porción de ADN extraño de invasores como plásmidos y virus en sus secuencias de repetición directa y reconocerá y degradará los mismos elementos de ADN externos durante futuras invasiones.
Como los sistemas CRISPR/Cas integran el ADN de patógenos invasores en orden crónico, se puede utilizar el genotipado para rastrear la clonalidad y el origen de los aislados y definirlos como una población de cepas que fueron sometidas a las mismas condiciones ambientales, incluida la ubicación geográfica (región). ) y entornos comunitarios/hospitales y, finalmente, se ampliará para rastrear bacterias patógenas en la sociedad humana.
Los sistemas CRISPR/Cas también se pueden emplear para desarrollar agentes antimicrobianos:la introducción de ARNcr autodirigidos matará de forma eficaz y selectiva las poblaciones bacterianas objetivo. Debido a la escasez de agentes antimicrobianos eficaces disponibles para el tratamiento de infecciones multirresistentes (MDR), los investigadores comenzaron a buscar métodos alternativos para combatir las infecciones MDR en lugar de pasar por el proceso de desarrollo de nuevos agentes antimicrobianos que puede durar décadas. P>
Como resultado, el concepto de antimicrobianos selectivos basados en CRISPR/Cas se desarrolló y demostró por primera vez en 2014. Los vectores que codifican Cas9 y los ARN guía dirigidos a loci genómicos de una cepa o especie bacteriana específica se pueden administrar a la cepa objetivo a través de bacteriófagos o bacterias conjugativas. cepas.
En teoría, la aplicación de los sistemas CRISPR/Cas diseñados elimina específicamente las cepas objetivo de la población bacteriana, pero no es tan simple.
Si bien estos sistemas pueden parecer un objetivo para la manipulación/intervención, todas las bacterias están reguladas por múltiples vías para garantizar que mantengan el control sobre el proceso. Por lo tanto, aún quedan varios desafíos importantes en el uso de este sistema como agente antimicrobiano.
La mayoría de los métodos requieren la entrega del sistema resensibilizado mediante conjugación; el vector es transportado por una cepa de bacteria de laboratorio no virulenta que se supone que va y comparte el vector/plásmido mediante conjugación. El proceso de conjugación es un proceso natural que realizan las bacterias y que resulta en compartir plásmidos entre sí (incluso con otras especies).
El porcentaje de bacterias conjugadas (liberadas con éxito) en la población bacteriana total es fundamental para la eficacia de la resensibilización. Este proceso se rige por varios caminos complicados.
Las bacterias también poseen sistemas anti-CRISPR integrados, que pueden reparar cualquier daño causado por los sistemas CRISPR-Cas.
Los sistemas de defensa que utiliza la bacteria para protegerse del ADN extraño a menudo se localizan dentro de islas de defensa (segmentos genómicos que contienen genes con funciones similares para proteger al huésped de los invasores) en genomas bacterianos; por ejemplo:acr (un gen que actúa, con otras variantes similares, como represor de sistemas conjugativos de plásmidos) a menudo se agrupa con antagonistas de otras funciones de defensa del huésped (por ejemplo, sistemas de modificación antirestricción) y los expertos plantean la hipótesis de que los MGE (elementos genéticos móviles ) organizan sus estrategias de contradefensa en islas "antidefensa".
El profesor asistente Bitar concluye:"En resumen, este método parece muy prometedor como forma alternativa de combatir la resistencia a los antimicrobianos. El método utiliza el concepto de volver a sensibilizar las bacterias para utilizar los antibióticos ya disponibles; en otras palabras, eliminar sus resistencia y haciéndolos nuevamente vulnerables a los antibióticos de primera línea.
"Sin embargo, las vías bacterianas siempre son complicadas y dichos sistemas siempre están fuertemente regulados por múltiples vías. Estas vías reguladas deben estudiarse en profundidad para evitar una presión selectiva que favorezca la activación de los sistemas anti-CRISPR y, por lo tanto, la prevalencia de resistencia de una manera más agresiva. ."
Proporcionado por la Sociedad Europea de Microbiología Clínica y Enfermedades Infecciosas
