Geneties gemanipuleerde mikrobioom: Modifiserende bakterieë vir gesondheid

• Author:
• Author naam

  Quantumrun Foresight
• Maart 8, 2023

Die mikrobioom bestaan ​​uit mikroörganismes in 'n bepaalde omgewing. Genetiese modifikasie van die mikrobioom kan help om sekere eienskappe te onderdruk of te vertoon en terapeutika te lewer, en verskeie praktiese toepassings in die landbou-, gesondheids- en welstandsektore te vind.

Geneties gemanipuleerde mikrobioomkonteks

Die dermmikrobioom, die gemeenskap van mikroörganismes in die menslike ingewande, speel 'n belangrike rol in gesondheid. Onlangse navorsing het getoon dat die dermmikrobioom outo-immuun siektes, diabetes, kanker, kardiovaskulêre siektes, Parkinson's, Alzheimer's, veelvuldige sklerose en selfs depressie kan beïnvloed. Die balans van hierdie delikate ekosisteem kan egter versteur word deur verskeie faktore soos dieet en antibiotika, wat dit moeilik maak om te herstel. 

Verskeie navorsers kyk na geneties modifiserende mikrobiome om hul kanse op oorlewing en aanpasbaarheid te verhoog. Wetenskaplikes aan die Texas A&M Universiteit het byvoorbeeld die simbiotiese verwantskap van 'n bakterie, E. coli, en 'n rondewurm gebruik om die wurm se mikrobioom geneties te manipuleer in 2021. Hulle het opgemerk dat wanneer fluoressensie-onderdrukkende gene in die plasmied van E. coli ingevoeg is, die wurms wat dit verteer het, sou ophou om fluoressensie te vertoon. Dieselfde jaar het wetenskaplikes aan die Universiteit van Kalifornië, San Francisco, virusse wat bakterieë jag, suksesvol gelaai met die CRISPR-geenredigeringstelsel om chromosome binne E. coli te verwyder.

In 2018 het navorsers aan die Harvard Mediese Skool gewerk om bakterieë te laat kommunikeer om hulle in harmonie te koördineer en te beheer. Hulle het seiner en responder genetiese stroombane ingestel om 'n saamgestelde kworum in twee tipes bakterieë vry te stel en op te spoor. Wanneer muise hierdie bakterieë gevoer is, het die ingewande van alle muise tekens van seinoordrag getoon, wat die suksesvolle kommunikasie van bakterieë bevestig. Die doel bly om 'n sintetiese mikrobioom te skep met gemanipuleerde bakterieë in die menslike ingewande wat doeltreffend is om met mekaar te kommunikeer terwyl hulle hul funksies verrig. 

Ontwrigtende impak 

Deur die potensiaal van die gebruik van geenredigeringstegnieke om die dermmikrobioom te manipuleer, kan wanbalanse aanspreek wat bydra tot verskeie gesondheidskwessies. Meer navorsing kan byvoorbeeld die lewering van terapeutika ontdek om bakteriële wanbalanse in die komplekse menslike ingewande reg te stel. Deur genetiese manipulering van bakterieë wat bekend is dat dit voordelig is vir dermgesondheid, kan wetenskaplikes nuwe behandelings vir verskeie dermverwante afwykings skep, insluitend inflammatoriese dermsiekte, prikkelbare derm-sindroom en selfs vetsug. Dit maak ook voorsiening vir nuwer behandelingsmetodes vir diabetes as gevolg van hormonale wanbalanse. 

Een rede waarom bakterieë makliker is om geneties te manipuleer, is as gevolg van hul DNA-samestelling. Hierdie klein organismes het stukkies DNA wat plasmiede genoem word bykomend tot die hoofelemente van DNA wat chromosome genoem word. Plasmiede kan kopieë van hulself maak en het minder gene as chromosome, wat dit makliker maak om met genetiese gereedskap te verander. Spesifiek, stukkies DNA van ander organismes kan in bakterieë plasmiede geplaas word.

Wanneer plasmiede kopieë van hulself maak, maak hulle ook kopieë van die bygevoegde gene, wat transgene genoem word. Byvoorbeeld, as 'n menslike geen vir die maak van insulien by 'n plasmied gevoeg word, aangesien die bakterieë kopieë van die plasmied maak, skep dit ook meer kopieë van die insuliengeen. Wanneer hierdie gene gebruik word, produseer dit meer insulien. Wetenskaplikes stem egter saam dat hierdie moontlikheid nog ver weg is weens die hoë kompleksiteit van mikrobiome. Nietemin kan huidige studies ook verskeie toepassings hê in plaagbeheer, die verbetering van plantegroei en die diagnose van veeartsenykundige siektes. 

Implikasies van geneties gemanipuleerde mikrobiome

Die breër implikasies van suksesvolle genetiese manipulering van die mikrobioom binne verskeie omgewings kan insluit:

• Verhoogde navorsing in geen-redigeringsinstrumente, soos CRISPR.
• Om nuwe moontlikhede oop te maak vir die vervaardiging van biobrandstof, voedsel en ander produkte deur nuwe stamme bakterieë te skep wat beter geskik is vir spesifieke take.
• Verminderde gebruik van antibiotika wat bakterieë onoordeelkundig teiken. 
• Verhoogde belangstelling in persoonlike medisyne en diagnose, waar behandelings aangepas word op grond van 'n persoon se dermmikrobioom.
• Potensiële risiko's in die verspreiding van bakterieë wat die voorkoms van ander siektes kan verhoog.

Vrae om te oorweeg

• Gegewe die kompleksiteit van die menslike derm se mikrobioom, dink jy dat die volledige genetiese manipulasie binnekort moontlik is?
• Hoe duur voorspel jy die wydverspreide toepassings van sulke prosesse sal wees?