在一項(xiàng)發(fā)表于2024年12月13日《Science》期刊的研究中，薩爾州亥姆霍茲藥物研究所與德國(guó)感染研究中心的科學(xué)家們推出了一種名為ACTIMOT（Advanced Cas9-mediated In vivo Mobilization and multiplication of Biosynthetic Gene Clusters）的新遺傳工程技術(shù)。該技術(shù)模仿了細(xì)菌間自然發(fā)生的基因轉(zhuǎn)移過(guò)程，用以發(fā)掘和擴(kuò)增新的生物活性物質(zhì)。

 

  細(xì)菌以其獨(dú)特的基因交換能力著稱(chēng)，這使得它們能夠在不同環(huán)境條件下快速適應(yīng)，并且是抗生素耐藥性傳播的關(guān)鍵因素之一。研究人員利用這一特性，設(shè)計(jì)出了ACTIMOT方法，它能夠激活并復(fù)制細(xì)菌內(nèi)的生物合成基因簇（BGCs），這些基因簇編碼了天然產(chǎn)物的生產(chǎn)藍(lán)圖。通過(guò)CRISPR-Cas9“基因剪刀”技術(shù)對(duì)細(xì)菌DNA進(jìn)行精準(zhǔn)編輯，ACTIMOT能有效地提取不活躍的BGCs，并將其整合到可以移動(dòng)的遺傳元件上，如質(zhì)粒，從而實(shí)現(xiàn)其擴(kuò)增和表達(dá)。

 

  ACTIMOT不僅可以在原始宿主菌中直接促進(jìn)天然產(chǎn)物的生產(chǎn)，還可以將目標(biāo)基因簇轉(zhuǎn)移到更適合生產(chǎn)的微生物中。這種方法簡(jiǎn)化了復(fù)雜天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)流程，并且在研究過(guò)程中已經(jīng)促成了39種來(lái)自四個(gè)未知類(lèi)別的新天然產(chǎn)物的發(fā)現(xiàn)。這對(duì)于尋找新型藥物候選物來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的突破。

 

  這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，除了有助于挖掘鏈霉菌等細(xì)菌物種中的未開(kāi)發(fā)資源外，還有望推動(dòng)大規(guī)模生產(chǎn)有價(jià)值的天然化合物、探索新的基因路徑以及為優(yōu)化天然產(chǎn)物提供起點(diǎn)。隨著進(jìn)一步的發(fā)展，ACTIMOT有望成為打開(kāi)微生物世界隱藏化學(xué)(http://www.weberwork.com/sell/l_9/)多樣性寶庫(kù)的一把關(guān)鍵鑰匙，進(jìn)而大大推進(jìn)新活性成分的研發(fā)進(jìn)程。