一项新的研究发现，从病毒进化而来的基因组“岛屿”可以转化为“无人机”，这些“无人机”可以阻止金黄色葡萄球菌，这些细菌通常对抗生素产生抗药性并对安全的医院护理构成威胁。

该研究由纽约大学医学院的研究人员于9月24日在线发表在Nature Biotechnology杂志上，研究发现某种细菌DNA可以用来杀死或致残细菌的基因来代替致病基因。

该研究中的DNA类型是一种“致病岛”，它是从病毒中发展而来的，这些病毒永久地停留在它们感染的细菌中，成为其遗传系统的一部分。结果是一个混合实体，其中含有细菌在繁殖时传递的有用基因，但在某些情况下也会切除细菌上层结构，并像蛋白质外壳(衣壳)中的病毒一样包装，可注射其DNA进入其他细菌细胞。

研究作者表示，这种进化飞跃的混合体将基因组岛塑造成完美的无人机状载体，为细菌群体提供基因有效载荷。当注射到具有致命的葡萄球菌感染的小鼠中时，研究小组设计的金黄色葡萄球菌致病岛(SaPIs)杀死了细菌并拯救了处理过的动物。

“鉴于到目前为止的效果，以及相关治疗尝试的安全记录，我们正准备测试我们的无人机对抗干扰牛奶产量的葡萄球菌感染，如果在那里成功，那么对于患有葡萄球菌感染的人，”研究作者Richard P. Novick，医学博士，纽约大学医学院Skirball生物分子医学研究所的Recanati家庭科学教授，也是美国国家科学院院士。

“在长期的职业生涯中研究感染是一种非常有益的经历，然后以一种潜在的新方式来治疗它，”诺维克说，他在纽约大学医学院获得了医学博士学位，并一直在研究斯塔普。

三分之一的人口是金黄色葡萄球菌的携带者，通常没有症状。但那些免疫系统较弱的人可能会在血液，肺部(肺炎)或器官(败血症)中发展危及生命的感染。长期以来，金黄色葡萄球菌一直在医院中构成威胁，其中有许多表面可供细菌定殖，并且最近成为社区中日益严重的问题(例如健身房，游乐场，学校，军营和医生办公室)。

此外，用于对抗葡萄球菌的抗生素的效果越来越差，因为越来越多的菌株已经对这些药物产生抗药性。由于许多葡萄球菌感染现已无法治愈数十年的抗生素过度使用，该领域迫切寻求新的方法来对抗感染。

借用病毒技巧

正是在20世纪80年代研究一种名为TSST1的基因 - 导致葡萄球菌感染的危险并发症，称为中毒性休克综合症 - 诺维克及其同事首次发现致病性岛屿携带TSST1作为其货物的一部分。该团队随后的无人机设计工作源于对Staph细菌依赖基因组岛分享有用基因的认识。通过这种方式，当任何一个细胞偶然发现有助于它生存的变化时，整个群体都会受益，而不仅仅是它的后代。

“岛屿在这种基因转移中的天然作用使它们成为一种新的治疗方法，如果它们可以含有阻碍细菌而不是鼓励感染的基因，”该实验室的长期成员Hope Ross博士说。2013年，Ross首先看到了这种潜力，并建议实验室关注它。

作为第一个测试，该团队在其岛屿上添加了CRISPR / Cas9序列，这是一种遗传系统，可靶向并切割靶基因内的DNA链，这是细菌中的致命事件。研究小组研究的另一种无人机包含酶溶葡萄球菌素的基因，它通过分解细胞壁直接杀死细菌。该团队还研究了一种CRISPR方法，该方法有可能使几种引起疾病的细菌基因失效而不会杀死细菌，这有望防止感染成为无人机抗性。

诺维克的研究也得出了另一个重要结论。“无人机系统不会像抗生素那样扰乱患者的微生物组，肠道中的细菌混合物，其中一些物种对于消化和整体健康至关重要，”他说。