マウス腸内細菌のその場ターゲットベースエディティング

Core Concepts

マウス腸内でのベースエディターの配送を通じて、腸内細菌の遺伝子を効率的に編集することが可能である。

Abstract

本研究では、ファージ由来の粒子を用いて、マウス腸内に生息するエシェリヒア・コリの遺伝子を編集することに成功した。

• ベータラクタマーゼ遺伝子を標的とした編集では、単回投与で標的細菌集団の93%が編集された。
• 編集された細菌は、処置後少なくとも42日間安定して腸内に維持された。
• 非複製性のDNAベクターを使用したことで、ペイロードの維持と拡散が防がれた。
• さらに、治療的に重要な遺伝子をエシェリヒア・コリやクレブシエラ・ニューモニエ株で編集することに成功した。
• 病原性大腸菌株のカーリー産生遺伝子の編集にも成功し、腸内細菌の機能解明や新しい腸内細菌療法の開発につながる可能性が示された。

Stats

ベータラクタマーゼ遺伝子の編集効率は93%であった。
編集された細菌は処置後少なくとも42日間腸内に維持された。

Quotes

"我々は現在、細菌ターゲットに対して体内でこれと同等の成功を収めるツールを持っていない。"
"この手法は、腸内細菌の機能解明や新しい腸内細菌療法の設計につながる新しい道を開くものである。"

Key Insights Distilled From

In situ targeted base editing of bacteria in the mouse gut - Nature

by Andr... at www.nature.com 07-10-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07681-w

Deeper Inquiries

この手法を用いて、腸内細菌叢全体の遺伝子発現プロファイルを改変することは可能だろうか。

この研究において示された手法を用いれば、腸内細菌叢全体の遺伝子発現プロファイルを改変する可能性があると考えられます。例えば、モデルE. coli株におけるベータラクタマーゼ遺伝子の編集効率が93%という高い効率で達成されています。このような高い編集効率を持つツールを用いれば、腸内細菌叢全体の遺伝子発現プロファイルを変更することが可能となり、それによって健康に関連するバクテリアの機能や相互作用を詳細に解明することができるでしょう。

ベータラクタマーゼ以外の抗生物質耐性遺伝子の編集は、腸内細菌叢の耐性パターンにどのような影響を及ぼすだろうか。

ベータラクタマーゼ以外の抗生物質耐性遺伝子の編集が行われた場合、腸内細菌叢の耐性パターンには様々な影響が考えられます。例えば、抗生物質に対する耐性が獲得されたり、逆に感受性が向上する可能性があります。また、腸内細菌叢内のバクテリア間での相互作用や競争が変化することで、耐性パターンにも変化が生じるかもしれません。このような編集が腸内細菌叢全体の耐性パターンに与える影響を詳細に解明することは、抗生物質の使用や耐性のメカニズムに関する新たな知見を提供する可能性があります。

この手法を応用して、腸内細菌と宿主の相互作用を根本的に変化させることは可能だろうか。

この手法を応用すれば、腸内細菌と宿主の相互作用を根本的に変化させる可能性があります。例えば、病原性E. coli株においてカーリの産生に関与する遺伝子を編集することで、病原性を低減させることができるかもしれません。また、特定の代謝経路やシグナル伝達経路を標的とすることで、腸内細菌の振る舞いや代謝パターンを変化させることができるでしょう。これにより、腸内細菌と宿主の相互作用を調節し、健康状態や疾患の進行に影響を与える可能性があります。