2015年11月23日 讯  --近日，一项刊登在国际杂志The ISME Journal上的研究报告中，来自美国能源部联合基因组研究所的研究人员利用来自北加州铁山公司的宏基因组数据库和专门的工具，在CRISPRs的帮助下成功地在生态系统研究中将宿主和噬菌体进行了连接。未经培养的微生物和其噬菌体之间的相互作用可以影响局部生态系统以及彼此的功能，而CRISPR序列可以帮助研究人员在宏基因组数据库中将噬菌体和宿主连接起来，从而对其进行更好地分析。

微生物和噬菌体之间的相互作用影响着生态系统，然而鉴别噬菌体并且将其同宿主进行连接对研究人员从事生态学研究而言是一项巨大的挑战；微生物在地球化学循环及环境演变过程中扮演者重要的角色，学习生态系统更多的多样性并且理解相关的活动也是目前美国能源部的主要目的。

其中来自加利福尼亚大学的一种方法就包括观察分析CRISPR位点，这种微生物免疫系统关键序列可以保护细菌免于病毒感染，研究者Banfield的研究小组通过寻找微生物宿主CRISPR的间隔序列，同时将其同感染性的噬菌体相连接起来；文章中研究人员利用序列数据库评估了微生物群落中遗传多样性和群体历史的相关情况。

本文研究中，研究者依赖于过去5年收集的宏基因组数据库中的数据，同时他们利用开发的工具分析了数据库中的CRISPR序列，需要特别指出的是，研究者在数据库中鉴别出了钩端螺菌属细菌的CRISPR的间隔区序列，并且检测了随着时间延续这种细菌遇到噬菌体的范围；同时研究者还在数据库中发现了2个不同的CRISPR系统，他们指出，对CRISPR位点进行群体水平的分析可以帮助深入理解噬菌体-宿主相互作用的动力学关系，同时也可以帮助阐明细菌在自然系统中最近的历史演变。

 

 

抗生素在控制细菌性传染病上立下了汗马功劳，但它们同时也是催生“超级细菌”（superbug）的催化剂。所谓超级细菌，就是那些生长繁殖不受特定抗生素抑制的特殊细菌，这些细菌中要么含有某种抗生素抗性基因编码质粒，如甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌（MRSA）的NDM-1以及碳青霉烯抗性肠杆菌科细菌（CRE），要么携带某种抗生素抗性突变基因，如喹诺啉（沙星类）抗性的出血性大肠杆菌SHV-18基因。

对于上述超级细菌，最有效的抑杀方式是避免使用同类抗生素，而换用其他抗生素。最近，美国麻省理工学院的科学家想出了一条妙计，他们不用任何抗生素，而是以细菌的天敌——噬菌体来绞杀超级细菌，这正如农业上利用白僵菌防治玉米螟那样。

细菌中普遍存在“成簇规律间隔的短回文重复”（CRISPR）编辑系统，可以用来抵御噬菌体的入侵和寄生，因而被形象地称为细菌的“免疫系统”。由于CRISPR与噬菌体DNA同源，因而可以互补配对，从而被细菌的“手术刀”——Cas9蛋白识别并被切割，结果使噬菌体不能感染细菌。

为了利用CRISPR-Cas9系统，研究人员设计了两种载运体，一种是携带CRISPR质粒的基因工程细菌，还有一个是可以感染细菌并注入CRISPR的噬菌体颗粒。当他们把两种运载体分别导入含NDM-1基因的超级细菌后，可以通过碱基互补找到NDM-1基因所在的未知，从而让细菌的Cas9切割NDM-1基因，结果发现该法杀菌率高达99%！

聪明的读者大概想到了，这个方法并不是让天然噬菌体来杀死细菌，而是利用细菌抑制噬菌体感染的原理让细菌“自杀”，只不过是利用基因工程细菌和噬菌体把CRISPR引入到部分菌体中，并传播至整个细菌群体。目前已在大蜡螟中完成了活体杀菌试验，下一步将在小鼠中评价其杀菌效果。不过，这种技术何时用于人体还有待时日，可能的方式是通过益生菌引入肠道。(生物谷Bioon.com)