抗生素耐药性（AR）近年来持续加速发展，已演变为全球健康危机。随着致命细菌不断进化出逃避多种疾病药物治疗的新方式，越来越多的"超级细菌"涌现，预计到2050年全球每年死亡人数将超过1000万。
科学家正寻求运用最新技术应对这一紧迫威胁。耐药细菌在医院环境、污水处理区、畜牧场及鱼类养殖场中尤为猖獗。加州大学圣地亚哥分校科学家现已应用尖端遗传学工具对抗抗生素耐药性。
该校生物科学学院教授埃坦·比尔（Ethan Bier）和贾斯汀·迈耶（Justin Meyer）的实验室合作开发出一种从细菌种群中清除耐药成分的新方法。研究人员创造出新型基于CRISPR的技术，其原理类似目前应用于昆虫种群以阻断有害特性传播的基因驱动技术（如针对疟疾寄生虫）。这种名为pPro-MobV的第二代"主动遗传学"（Pro-AG）工具，采用相似策略使细菌种群中的药物耐药性失效。
"通过pPro-MobV，我们将基因驱动理念从昆虫移植到细菌，作为种群工程工具。"细胞与发育生物学系教授比尔表示，"借助这项基于CRISPR的新技术，我们只需少量细胞即可中和大型目标种群中的耐药性。"
2019年，比尔实验室曾与维克多·尼泽特教授团队（加州大学圣地亚哥分校医学院）合作开发初始Pro-AG概念：通过遗传盒在细菌基因组间复制，使耐药成分失活。该遗传盒可自主插入质粒（细胞内复制的环状DNA）携带的耐药基因，从而恢复细菌对抗生素的敏感性。
在此基础上，研究团队开发出通过接合转移（类似细菌交配过程）扩散CRISPR耐药组件的升级系统。正如他们在《自然》子刊《npj抗菌与耐药性》所述，新一代pPro-MobV系统可利用细菌细胞间天然形成的交配通道传播关键失活元件。实验证实该技术能在细菌生物膜中发挥作用——这种微生物群落会污染各类表面，常规清洁方法极难清除。生物膜也是多数严重感染的元凶，因其形成的细胞保护层阻碍抗生素渗透，加剧疾病传播。因此该技术在医疗环境、环境修复及微生物组工程领域具有重要应用价值。
"在生物膜环境中对抗耐药性尤为关键，因为这是临床及水产养殖池塘、污水处理厂等封闭环境中最难克服的细菌生长形态。"比尔强调，"若能减少动物向人类的耐药传播，将显著缓解抗生素耐药问题，因为据估计约半数耐药性源于环境。"
研究团队还发现，该活性遗传系统组件可由噬菌体（细菌的天然进化竞争者病毒）携带递送。科学家正特别设计噬菌体以突破细菌防御机制并插入破坏因子。研究人员认为pPro-MobV元件将与这类工程化噬菌体协同作用。该活性遗传平台还整合了同源删除安全机制，可按需高效移除遗传盒。
"这是我所知为数不多能主动逆转耐药基因传播（而非仅减缓或应对传播）的技术。"研究细菌与病毒进化适应的生态、行为与进化系教授迈耶表示。
本研究作者包括萨卢哈·卡杜瓦尔、伊丽莎白·C·斯图尔特、安库什·奥拉德卡尔、塞思·瓦沙巴赫、贾斯汀·R·迈耶和埃坦·比尔。
研究资金由塔塔遗传学与社会研究所—加州大学圣地亚哥分校、美国国立卫生研究院（资助号R01GM117321、R01GM144608和R35GM1518085）以及霍华德·休斯医学研究所新兴病原体计划（311169）提供。
利益冲突声明：比尔是初创公司Agragene的联合创始人。
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