10月20日Nature上刊登的一項研究用CRISPR實施全基因組篩選，鑒定了新興的威脅生命的胃腸道艱難梭菌（Clostridium difficile）感染的關鍵靶標。美國波士頓兒童醫院的Min Dong博士和Liang Tao博士領導的研究小組的工作揭示了這種細菌最強效的毒素如何進入細胞，這是開發抵抗它的療法的第一步。
艱難梭菌會導致嚴重腹瀉和腸道炎癥。它很難被根除，已成為因胃腸道疾病而死亡的一個主要原因。艱難梭菌往往感染住院病人，并在體內定植。這種感染對醫院、長期護理機構和長期接受抗生素治療的病人而言是一種威脅。
Dong、Tao與來自馬薩諸塞大學醫學院的研究人員一起發現艱難梭菌的毒素通過一種被稱作Frizzled的受體進入細胞中——具有諷刺意味的是，這種受體也是維持結腸健康的信號的入口。
鑒定Frizzled受體
艱難梭菌克隆
艱難梭菌產生多種毒素，最為人所知的是毒素A和B。本研究關注毒素B，它即便在毒素A不存在時也能夠獨自導致疾病。毒素B的特異性受體一直是個謎。
而在本文中發現的Frizzled受體是通過魔剪“CRISPR”在體外培養的人細胞中引入突變，開展全基因組篩選而鑒定出來的。引入突變后，培養平板上的每個細胞都攜帶一種讓不同基因失去功能的突變。然后研究人員把毒素B加入到培養平板上，尋找有抵抗性的細胞。
經過四輪篩選，研究人員獲得未受到損傷的細胞群體。這些細胞攜帶保護它們免受這種毒素傷害的突變。之后研究人員利用下一代測序技術發現了這些存活下來的細胞發生多種突變。有一種突變就發生在一種被稱作Frizzled的受體上。
接下來，通過與來自波士頓兒童醫院內分泌學系的研究人員合作，他們利用結腸干細胞構建“類器官”---微型的三維腸道組織培養物來研究Frizzled受體。當編碼Frizzled受體的基因被刪除時，腸道類器官就對這種毒素產生抗性；那些保留Frizzled基因的腸道類器官遭受到明顯的損傷。
最后，他們在小鼠體內開展研究，也獲得類似的結果。
潛在的艱難梭菌治療策略
有趣的是，通過一種眾所周知的Wnt通路起作用，Frizzled也是在修復和維持結腸組織中發揮至關重要“好”的作用的信號受體。
結腸中的干細胞依賴于Wnt信號通路讓它們發揮功能和產生新的細胞。毒素B和Wnt信號競爭結合到Frizzled受體上，研究人員認為這提示著毒素B直接抑制細胞中的Wnt信號，他們證實了毒素B強烈抑制Wnt信號。
這一發現提示著毒素B對結腸干細胞特別有害。在抵御這些毒素時，恢復Wnt信號通路活性和維持干細胞健康將是非常重要的。
研究人員鑒定出一種保護結腸的潛在策略：他們發現一種Frizzled蛋白的重組片段能夠被用來“萃取”毒素B；另一種潛在的方法是直接激活Wnt信號通路。制藥公司正在試圖開發阻斷Frizzled受體的抗體。
Wnt信號通路也在癌細胞中發揮著重要作用。Dong和同事們推測艱難梭菌毒素B的一個片段（該片段毒性并不是那么強），可能也是研究Wnt信號通路的一種研究工具，甚至可能是一種癌癥療法。