Исследователи из New England Biolabs (NEB) и Йельского университета представили первую полностью синтетическую систему конструирования бактериофагов для Pseudomonas aeruginosa — бактерии, устойчивой к антибиотикам и представляющей серьёзную угрозу для здравоохранения.
Новый метод основан на платформе High-Complexity Golden Gate Assembly (HC-GGA) от NEB. Он позволяет создавать бактериофаги на основе данных о последовательности ДНК, а не выделять их из природных источников. Учёные собрали бактериофаг P. aeruginosa из 28 синтетических фрагментов и запрограммировали его на новые типы поведения, внося точечные мутации, вставки и удаления ДНК. Модификации включали замену генов хвостовых волокон для изменения спектра поражаемых бактерий и вставку флуоресцентных репортеров для визуализации инфекции в режиме реального времени.
«Даже в лучших случаях конструирование бактериофагов было чрезвычайно трудоёмким. Учёные тратили целую карьеру на разработку процессов для конструирования специфических модельных бактериофагов в бактериях-хозяевах. Новый синтетический метод предлагает технологические скачки в простоте, безопасности и скорости, открывая путь для биологических открытий и терапевтической разработки», — отметил Энди Сиккема, один из главных авторов работы и научный сотрудник NEB.
В отличие от методов сборки ДНК, которые соединяют меньшее количество более длинных фрагментов ДНК, сегменты Golden Gate Assembly короче, что делает их менее токсичными для клеток-хозяев, их легче подготовить и они с меньшей вероятностью содержат ошибки. Метод также менее чувствителен к повторам и экстремальному содержанию GC (гуанина и цитозина – азотистых оснований в ДНК), которые встречаются во многих геномах фагов.
Этот метод был использован для синтеза микобактериофагов с высоким содержанием GC.