作者：Chinta sidharthani博士，Lily Ramsey， llm2024年11月20日
肺结核有限公司继续是一家全球健康公司关注耐药菌株的出现结核分枝杆菌特别是由于对抗生素异烟肼的耐药性，这是迄今为止最常见的该疾病的在线治疗。
在最近发表在《自然通讯》上的一项研究中，来自新西兰和澳大利亚的一组研究人员探索了耐异烟肼结核分枝杆菌菌株的遗传脆弱性。
具体来说，他们探索了基因突变是如何katG基因，对iso至关重要Niazid激活，会影响细菌的生理途径。该研究使用了聚集规律间隔短回文重复序列(CRISPR)-ba利用Sed方法鉴定可以靶向削弱异烟肼耐药菌株的必要基因和途径结核分枝杆菌．
研究：全基因组CRISPRi筛选确定了iso的可药物脆弱性耐硝唑结核分枝杆菌菌株。图片来源：Jarun Ontakrai/Shutterstock.com
耐药结核病的持续挑战提高了对替代治疗策略的需求。耐异烟肼结核分枝杆菌菌株通常携带katG基因突变，影响了异烟肼的疗效，而异烟肼一直是结核病治疗的核心。
katG过氧化氢酶过氧化物酶的作用是激活异烟肼。因此，破坏这种激活的突变通常会导致耐药性。
然而，尽管标准的治疗方法可能对这些菌株无效，但研究表明，耐药性也会改变细菌的生理和关键途径，潜在地暴露出这些耐药菌株的脆弱性，这些脆弱性可能被用于治疗。
然而，在耐药菌株中，这些途径之间复杂的相互作用仍然知之甚少。此外，目前的方法缺乏对耐药对细菌功能网络影响的全面的全基因组分析。
在本研究中，研究人员旨在通过使用基于crispr的方法系统地绘制耐异烟肼结核分枝杆菌的遗传脆弱性，了解赋予耐药性的突变对结核细菌生理途径的影响。
这组科学家使用了一种全基因组CRISPR干扰（CRISPRi）筛选方法来研究耐异烟肼结核分枝杆菌的脆弱性。
这种方法使用了一个CRISPRi文库，该文库针对结核分枝杆菌中大约96%的蛋白质编码基因，允许在药物敏感和异烟肼耐药菌株中控制基因抑制。研究人员通过引入katG基因的特定突变，开发了一种抗异烟肼的katG菌株，该菌株用于模拟异烟肼抗性。
该研究使用了多种CRISPRi筛选条件和不同水平的无水四环素来调节基因抑制的程度。用CRISPRi文库在组织培养瓶中制备细菌培养物，并在这些无水四环素条件下的选择性培养基中培养，以诱导不同程度的基因敲除。
然后在不同的时间间隔（如5天、10天和14天）收集样本，以监测不同时间点和不同的无水四环素水平的生长和基因消耗。
此外，通过跟踪靶向每个基因的引导核糖核酸（gRNAs）的耗尽来评估基因的重要性。
如果两个或更多grna的丰度比未诱导的对照组减少两倍以上，则认为一个基因是必需的。因此，异烟肼耐药菌株katg中损耗增加的基因被认为在耐药背景下更脆弱。
此外，通过通路分析，发现了含有高比例此类基因的通路，研究人员重点关注了异烟肼耐药katg与药敏亲本菌株之间存在显著差异的基因。
研究结果表明，耐异烟肼结核分枝杆菌的特定遗传途径对靶向抑制非常敏感。
值得注意的是，与药敏亲本菌株相比，抗异烟肼菌株中涉及核苷酸代谢、蛋白质合成、氨基酸代谢和呼吸的基因表现出更高的易感性。
这些发现表明，由katG突变驱动的耐药性改变了细菌的生理机能，抑制了对细菌生存至关重要的某些途径。通路分析还显示，与核苷酸代谢和蛋白质合成相关的通路受到的影响最大。
这些途径中的许多基因，包括那些负责核糖体功能的基因，仅在异烟肼抗性katg菌株中受到影响，表明它们可能是治疗策略的潜在靶点。
此外，与氧化应激反应和铁储存相关的基因，如铁依赖性调节因子或ideR基因，也表现出更高的脆弱性，可能是由于在抗异烟肼的katg背景下管理氧化损伤的能力受损。
此外，CRISPRi筛选还鉴定出几个基因对抗异烟肼的katg菌株具有“合成致死”作用。这些基因在耐药菌株中是必需的，而在药物敏感的亲本中则不是，这表明它们的抑制可以选择性地削弱耐药菌株。
总的来说，这些发现表明，异烟肼耐药性给结核分枝杆菌带来了关键弱点，可用于开发新的治疗方法。
通过靶向异烟肼耐药菌株中易感性增加的基因和途径，有可能设计出量身定制的治疗方法，即使在标准抗生素失效时也能有效。
