在关于该主题的第二篇新研究综述中， 捷克共和国比尔森市布拉格查尔斯大学医学院和比尔森大学医院微生物学系助理教授 Ibrahim Bitar 将概述 CRISPR 技术的分子生物学解释如何使用它来解决抗菌素耐药性。
成簇的规则间隔短回文重复序列 (CRISPR) 和 CRISPR 相关基因 (cas) 广泛存在于许多细菌的基因组中，是针对质粒和病毒等外来入侵者的防御机制。 CRISPR阵列由重复的短序列阵列组成，每个序列都源自并与曾经侵入宿主的核酸序列完全匹配。
伴随着 CRISPR 序列，有 4-10 个 CRISPR 相关基因 (cas)，它们高度保守并编码 Cas 蛋白。 Cas 蛋白根据 CRISPR 阵列中存储的免疫记忆在原核生物（细菌）中进行适应性免疫。 CRISPR/Cas系统将来自质粒和病毒等入侵者的一小段外源DNA整合到它们的直接重复序列中，并在未来的入侵过程中识别并降解相同的外部DNA元件。
由于 CRISPR/Cas 系统以长期顺序整合来自入侵病原体的 DNA，因此基因分型可用于追踪分离株的克隆性和起源，并将它们定义为经历相同环境条件（包括地理位置（地区））的菌株群体。 ）和社区/医院环境，并最终进一步扩展到追踪人类社会周围的致病细菌。
CRISPR/Cas系统还可用于开发抗菌剂：引入自靶向crRNA将有效且选择性地杀死目标细菌群体。由于缺乏治疗多重耐药（MDR）感染的有效抗菌药物，研究人员开始寻找对抗MDR感染的替代方法，而不是经历可能持续数十年的开发新抗菌药物的过程。因此，基于 CRISPR/Cas 的选择性抗菌药物的概念于 2014 年首次得到开发和论证。针对特定细菌菌株/物种的基因组位点的编码 Cas9 和引导 RNA 的载体可以通过噬菌体或接合细菌递送至目标菌株。菌株。理论上，工程改造的 CRISPR/Cas 系统的传递可以特异性地消除细菌群体中的目标菌株，但事情并没有那么简单。
虽然这些系统似乎是操纵/干预的目标，但所有细菌都受到多种途径的调节，以确保细菌保持对过程的控制。因此，使用该系统作为抗菌剂仍然存在几个主要挑战。
大多数方法需要通过缀合来递送重敏系统；该载体由无毒力的实验室菌株携带，该细菌应该通过接合共享载体/质粒。接合过程是细菌进行的自然过程，导致细菌之间（甚至与其他物种）共享质粒。共轭（成功递送）细菌在总细菌群体中的百分比对于重新敏化效率至关重要。这个过程由几个复杂的途径控制。
细菌还拥有内置的抗 CRISPR 系统，可以修复 CRISPR-Cas 系统造成的任何损伤。细菌用来保护自身免受外来 DNA 侵害的防御系统通常共定位于细菌基因组中的防御岛（基因组片段，其中包含具有类似功能的基因，可保护宿主免受入侵者侵害）；例如：acr（一种与其他类似变体一起作为质粒接合系统阻遏物的基因）经常与其他宿主防御功能的拮抗剂（例如，抗限制性修饰系统）聚集在一起，并且专家假设MGE（移动遗传元件） ）在“反防”岛屿上组织自己的反防御策略。
总之，这种方法作为对抗抗菌素耐药性的替代方法似乎非常有前途。该方法采用了使细菌重新敏感的概念，以便利用现有的抗生素——换句话说，消除它们的耐药性，使它们再次对一线抗生素变得脆弱。然而，细菌途径总是很复杂，并且此类系统总是受到多种途径的严格调控。必须深入研究这些调控途径，以避免有利于抗 CRISPR 系统激活的选择性压力，从而以更积极的方式普遍存在耐药性。”
布拉格查尔斯大学比尔森医学院和大学医院微生物学系助理教授 Ibrahim Bitar
