2026 Vol. 32 No.1 PP 95-99

https://doi.org/10.33451/florafauna.v32i1pp95-99

CRISPR-Cas Approaches For Reversing Antibiotic Resistance Through Genetic Reprogramming : A Review

*Sristy Sonar, Beena Mewari and Gaurav Jit Saud¹

Department Of Biochemistry,
1Department Of Botany,
Manipur University , Indo-Myanmar Road,
MANIPUR -795003, INDIA
*Corresponding Author E-mail : sristysonar25@gmail.com

ABSTRACT

Antimicrobial resistance claims over 1.27 million lives annually, driven by horizontal gene transfer of plasmids encoding beta-lactamases (blaNDM), efflux pumps (acrAB-tolC), and aminoglycoside modifiers. CRISPR-Cas9, Cas12a, Cas13, and interference variants (CRISPRi/a) offer programmable nucleases that restore antibiotic susceptibility by cleaving resistance cassettes, silencing transcription, or inducing collateral RNA degradation. This review synthesizes recent advances, including phagemid-delivered Cas9 curing >94% of carbapenem-resistant Enterobacteriaceae (CRE) plasmids, conjugative CRISPR drives converting vancomycin-resistant Enterococcus populations, and AI-optimized gRNAs minimizing off-target effects in GC-rich genomes9.Fundamental processes involve DSBs capitalizing on error-prone bacterial NHEJ/HR for lethal outcomes, Cas13’s HEPHN-driven mRNA shredding, and dCas9 conjugates enabling epigenetic silencing. Advanced vectors—phage fusions, nanocarriers, mobile plasmids—achieve biofilm invasion and herd-level propagation, demonstrated in rodent UTI/pneumonia against ESKAPE threats. Lab successes hit 99.9% resistance ablation, yet clinical obstacles linger: Cas immunogenicity, plasmid instability amid diverse flora, and adaptive AcrIF1-3 blockers. Pairing actinomycete BGC discovery with CRISPR-AMR holds promise for hybrid antibiotic innovations.

सारांश

रोगाणुरोधी प्रतिरोध (Antimicrobial Resistance) प्रतिवर्ष 12.7 लाख से अधिक लोगों की जान लेता है। यह समस्या मुख्यतः प्लाज्मिड के क्षैतिज जीन स्थानांतरण (Horizontal Gene Transfer) के कारण फैलती है, जिसमें बीटा-लैक्टामेज (blaNDM), एफ्लक्स पंप (acrAB-tolC) और एमिनोग्लाइकोसाइड संशोधक जीन शामिल हैं। CRISPR-Cas9, Cas12a, Cas13 और इंटरफेरेंस वेरिएंट (CRISPRi/a) जैसे प्रोग्रामयोग्य न्यूक्लिएज एंटीबायोटिक प्रतिरोध को समाप्त करने में सहायक हो सकते हैं — ये प्रतिरोध कैसेट को काटकर, जीन अभिव्यक्ति को बाधित करके या RNA अवक्रमण द्वारा एंटीबायोटिक संवेदनशीलता को पुनः स्थापित करते हैं। यह समीक्षा हालिया प्रमुख प्रगतियों को संकलित करती है — जिसमें फेजमिड-आधारित Cas9 द्वारा 94% से अधिक कार्बापेनम-प्रतिरोधी एंटेरोबैक्टेरिएसी (CRE) प्लाज्मिड का उन्मूलन, संयुग्मी CRISPR ड्राइव द्वारा वैनकोमाइसिन-प्रतिरोधी एंटेरोकोकस जनसंख्या का रूपांतरण, और AI-अनुकूलित gRNA द्वारा GC-समृद्ध जीनोम में ऑफ-टार्गेट प्रभावों की न्यूनतमता शामिल है। मूलभूत प्रक्रियाओं में DNA डबल-स्ट्रैंड ब्रेक (DSB) शामिल हैं जो बैक्टीरिया की त्रुटि-प्रवण NHEJ/HR मरम्मत प्रणाली का उपयोग कर घातक परिणाम उत्पन्न करते हैं। Cas13 का HEPN-आधारित mRNA विखंडन और dCas9 संयुग्म एपिजेनेटिक साइलेंसिंग को सक्षम करते हैं। फेज फ्यूजन, नैनोकैरियर और मोबाइल प्लाज्मिड जैसे उन्नत वेक्टर बायोफिल्म में प्रवेश और सामूहिक स्तर पर प्रसार करने में सक्षम हैं। ESKAPE रोगजनकों के विरुद्ध मूत्रमार्ग संक्रमण (UTI) और निमोनिया के चूहा-मॉडल में इनकी प्रभावशीलता सिद्ध हो चुकी है। प्रयोगशाला परीक्षणों में 99.9% तक प्रतिरोध उन्मूलन की सफलता मिली है, फिर भी नैदानिक चुनौतियाँ बनी हुई हैं — जैसे Cas प्रोटीन की प्रतिरक्षाजनकता (Immunogenicity), विविध माइक्रोबायोम में प्लाज्मिड अस्थिरता, और अनुकूली AcrIF1-3 ब्लॉकर्स। एक्टिनोमाइसेट BGC खोज को CRISPR-AMR के साथ संयोजित करना हाइब्रिड एंटीबायोटिक नवाचारों की दिशा में आशाजनक संभावनाएँ प्रस्तुत करता है।

KEY WORDS :Actinomyc, Antibiotic susceptibility, Antimicrobial resistance, BGCs, Cas9/Cas12a/Cas13, CRISPRi, CRISPRCas, DNA repair pathways, ESKAPE pathogens, Horizontal gene transfer, NHEJ/HR, Phage delivery, Plasmid curing, Therapeutic reprogramming.