2023年4月12日，微生物研究所李明研究团队在Nature Communication上报道了他们开发的新一代高效稳定的CRISPR杀菌技术——ATTACK（Associate toxin-antitoxin and CRISPR-Cas to Kill MDR pathogens）。
CRISPR-Cas系统是细菌和古菌中广泛存在的一种适应性免疫系统，能够精准切割噬菌体的特定DNA序列。科学家已将CRISPR-Cas系统发展成为特异性的新型杀菌剂，精准消杀携带耐药基因的多重耐药细菌，有望成为对抗细菌耐药的下一代杀菌剂。然而，快速进化的细菌仍然可以通过多种途径获得对CRISPR杀菌剂的抗性，例如，通过表达Anti-CRISPR蛋白失活Cas核酸酶，或通过基因组重排或转座事件破坏它们的编码基因。2021年，微生物研究所在Science上率先报道一类可以护卫CRISPR-Cas的双RNA型毒素-抗毒素系统——CreTA（CRISPR-regulated toxin-antitoxin）（Science 372, eabe5601）。这些新型TA元件潜伏在CRISPR-Cas系统内部，并受后者的调控，一旦CRISPR-Cas被破坏将释放毒素的表达杀死菌体，可使细菌对CRISPR-Cas元件“成瘾”。正是利用CreTA的这一功能特性，研究团队将其内置于CRISPR杀菌剂中，从而巧妙地使靶标耐药细菌陷入两难：如果CRISPR杀菌剂保持其元件活性，它将切割靶标耐药基因，并导致菌体死亡；而一旦细菌利用各种anti-CRISPR机制将CRISPR-Cas元件失活，CreTA将释放毒素表达杀死菌体（图1）。这一ATTACK策略显著提高了CRISPR杀菌剂的元件稳定性和杀菌效率。
中国科学院微生物研究所李明团队的博士后王锐、博士生舒宪和助理研究员赵会伟为该论文的并列第一作者，李明研究员为该论文通讯作者。微生物研究所冯婕研究员和复旦大学上海噬菌体研究所吴楠楠副研究员提供了重要帮助。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项、中国科学院青年创新促进会和博士后创新人才支持计划等项目的经费支持。
