Nella lotta alle malattie, molte armi nell'arsenale medicinale sono state saccheggiate dai batteri stessi. Utilizzando la tecnologia di modifica genetica CRISPR-Cas9, i ricercatori hanno ora scoperto ancora più potenziali tesori nascosti nei geni silenziosi.

Un nuovo studio condotto da ricercatori dell'Università dell'Illinois e colleghi dell'Agenzia per la scienza, Tecnologia e ricerca a Singapore hanno utilizzato la tecnologia CRISPR per attivare inespressi, o "silenziosa, " cluster di geni in Streptomyces, una classe comune di batteri che producono naturalmente molti composti che sono già stati usati come antibiotici, agenti antitumorali e altri farmaci. Lo studio, guidato dal professore di ingegneria chimica e biomolecolare Huimin Zhao, è stato pubblicato sulla rivista Natura chimica biologia .

"Nel passato, i ricercatori hanno appena esaminato i prodotti naturali prodotti dai batteri in laboratorio per cercare nuovi farmaci, " ha detto Zhao. "Ma una volta sequenziati interi genomi batterici, ci siamo resi conto di aver scoperto solo una piccola frazione dei prodotti naturali codificati nel genoma.

"La stragrande maggioranza dei cluster di geni biosintetici non è espressa in condizioni di laboratorio, o sono espressi a livelli molto bassi. Ecco perché li chiamiamo silenziosi. Ci sono molti nuovi farmaci e nuove conoscenze che aspettano di essere scoperte da questi gruppi di geni silenziosi. Sono davvero tesori nascosti".

Alla miniera di tesori genomici da scoprire, i ricercatori hanno prima utilizzato strumenti computazionali per identificare cluster di geni biosintetici silenziosi, piccoli gruppi di geni coinvolti nella produzione di prodotti chimici. Quindi hanno usato la tecnologia CRISPR per inserire una forte sequenza di promotori prima di ogni gene che volevano attivare, spingendo la cellula a produrre i prodotti naturali per i quali i cluster di geni hanno codificato.

"Questa è una direzione meno esplorata con la tecnologia CRISPR. La maggior parte della ricerca relativa a CRISPR si concentra su applicazioni biomediche, come curare malattie genetiche, ma lo stiamo usando per la scoperta di farmaci, " ha detto Zhao. Il suo laboratorio è stato il primo ad adattare il sistema CRISPR per Streptomyces. "In passato, era molto difficile attivare o disattivare un gene specifico nelle specie Streptomyces. Con CRISPR, ora possiamo prendere di mira quasi tutti i geni con alta efficienza".

Il team è riuscito ad attivare una serie di cluster di geni biosintetici silenziosi. Per cercare candidati ai farmaci, ogni prodotto deve essere isolato e studiato per determinare cosa fa. A dimostrazione, i ricercatori hanno isolato e determinato la struttura di uno dei nuovi composti prodotti da un cluster di geni biosintetici silenziosi, e ha scoperto che ha una struttura fondamentalmente diversa da altri farmaci derivati ​​da Streptomyces - un potenziale diamante grezzo.

Zhao ha affermato che questi nuovi composti potrebbero portare a nuove classi di farmaci che eludono la resistenza agli antibiotici o combattono il cancro da una prospettiva diversa.

"La resistenza antimicrobica è una sfida globale. Vogliamo trovare nuove modalità di azione, nuove proprietà, così possiamo scoprire nuovi modi per attaccare il cancro o gli agenti patogeni. Vogliamo identificare nuovi scaffold chimici che portano a nuovi farmaci, piuttosto che modificare i tipi esistenti di farmaci, " Egli ha detto.