Deze techniek kan gaan helpen om antibioticaresistentie te voorkomen

Tijdens een Meet The Expert-sessie over de Nobelprijs-winnende techniek CRISPR-Cas staat microbioloog en biotech-ingenieur dr. Rodrigo Ibarra-Chávez op het podium. Hij schetst wat de mogelijkheden zijn om hiermee antibioticaresistentie te lijf te gaan.

Met CRISPR-Cas-technologie kunnen moleculair biologen het genoom van levende organismen nauwkeurig aanpassen. Ibarra-Chávez: “CRISPR-Cas werkt als een moleculaire ‘schaar’ en kan met behulp van gids-RNA (gRNA) het DNA op bepaalde plekken doorknippen. Hiermee is het makkelijk om DNA te ontdoen van ongewenste genen of nieuw genetisch materiaal in de cellen van een organisme in te brengen.”

Trojaanse paarden

Ibarra-Chávez zet CRISPR-Cas-systemen in om bacteriële celdood te induceren of de expressie van antibioticaresistentie te verstoren.² Om de doelbacterie te bereiken, gebruikt hij mobiele genetische elementen (MGE’s).² “Dit zijn delen van het bacteriële genoom die zich kunnen verplaatsen naar andere gastheercellen of kunnen overgaan naar een andere soort: Trojaanse paarden.² Deze elementen sturen de bacteriële evolutie via horizontale genoverdracht. Ook bacteriofagen, die verticaal kunnen worden overgedragen, worden beschouwd als MGE”, legt Ibarra-Chávez uit.

Terugvechten

Het team van Ibarra-Chávez zet faagsatellieten in: parasieten van fagen.³ “Faag-satellieten kapen delen van de virale deeltjes van fagen om ze naar gastcellen te brengen.³ In tegenstelling tot fagen kunnen satellieten bacteriën infecteren zonder ze te vernietigen.³ Bacteriën kunnen echter terugvechten en mechanismen ontwikkelen om de werking van het CRISPR-Cas-systeem te omzeilen.⁴ Ook kunnen afleveringsvectoren kwetsbaar zijn voor anti-MGE-afweer.⁴ “Deze afweer proberen we tegen te gaan met anti-CRISPR’s en afweerremmers in de afleverlading, zodat de CRISPR kan aankomen en deze de AMR-genen in de cel kan aanvallen.”⁴

Tot slot staat Ibarra-Chávez stil bij combinatiestrategieën die gebruikmaken van CRISPR-Cas-systemen, fagen en antibiotica.⁵ “Fagen leggen een selectieve druk op antibioticaresistente cellen: dit kan de werking van sommige antibiotica verbeteren. Verder is het mogelijk om met CRISPR-Cas in combinatie met fagen en/of antibiotica de resistentiemechanismen te onderdrukken die besmettelijke bacteriën kunnen ontwikkelen,” aldus de onderzoeker.

Bronnen:

1. Ibarra-Chávez R. How to use CRIPR-Cas to combat AMR. ESCMID 2024, oral presentation 3749.
2. Ibarra-Chávez R, Hansen MF, Pinilla-Redondo Ret al. Phage satellites and their emerging applications in biotechnology. FEMS Microbiol Rev. 2021;45(6): fuab031.
3. de Sousa JAM, Fillol-Salom A, Penadés JR, et al. Identification and characterization of thousands of bacteriophage satellites across bacteria. Nucleic Acids Res. 2023;51:2759-77.
4. Mayo-Muñoz D, Pinilla-Redondo R, Camara-Wilpert S, et al. Inhibitors of bacterial immune systems: discovery, mechanisms and applications. Nat Rev Genet. 2024;25:237-54.
5. Goren M, Yosef I, Qimron U. Sensitizing pathogens to antibiotics using the CRISPR-Cas system. Drug Resist Updat. 2017;30:1-6.