Генетично модифициран микробиом: Модифициране на бактерии за здраве

КРЕДИТ ЗА ИЗОБРАЖЕНИЕ:
Изображение на кредит
iStock

Генетично модифициран микробиом: Модифициране на бактерии за здраве

Генетично модифициран микробиом: Модифициране на бактерии за здраве

Подзаглавен текст
Експериментите, променящи различни бактериални популации, за да изпълняват желаните функции, дават обещаващи резултати.
    • Автор:
    • име Автор
      Quantumrun Foresight
    • Март 8, 2023

    Микробиомът се състои от микроорганизми в определена среда. Генетичното модифициране на микробиома може да помогне за потискане или проявяване на определени черти и да предостави терапевтични средства, като намери различни практически приложения в секторите на селското стопанство, здравеопазването и благосъстоянието.

    Контекст на генетично модифициран микробиом

    Чревният микробиом, общността от микроорганизми в човешките черва, играе важна роля за здравето. Скорошни изследвания показват, че микробиомът на червата може да повлияе на автоимунни заболявания, диабет, рак, сърдечно-съдови заболявания, Паркинсон, Алцхаймер, множествена склероза и дори депресия. Балансът на тази деликатна екосистема обаче може да бъде нарушен от различни фактори като диета и антибиотици, което затруднява възстановяването му. 

    Няколко изследователи търсят генетично модифициране на микробиоми, за да увеличат шансовете си за оцеляване и адаптивност. Например, учени от Тексаския университет A&M използваха симбиотичната връзка на бактерия, E. coli и кръгъл червей, за да проектират чрез генно инженерство микробиома на червея през 2021 г. Те забелязаха, че когато гени, потискащи флуоресценцията, бяха вмъкнати в плазмида на E. coli, червеите, които са го консумирали, ще спрат да показват флуоресценция. Същата година учени от Калифорнийския университет в Сан Франциско успешно заредиха вируси за лов на бактерии със системата за редактиране на ген CRISPR, за да изтрият хромозомите в E. coli.

    Още през 2018 г. изследователи от Харвардското медицинско училище работиха, за да накарат бактериите да комуникират, за да ги координират и контролират в хармония. Те въведоха сигнални и реагиращи генетични вериги за освобождаване и откриване на съставен кворум в два вида бактерии. Когато мишките бяха хранени с тези бактерии, червата на всички мишки показаха признаци на предаване на сигнал, потвърждавайки успешната комуникация на бактериите. Целта остава да се създаде синтетичен микробиом с инженерни бактерии в човешките черва, които са ефективни при комуникацията помежду си, докато изпълняват функциите си. 

    Разрушително въздействие 

    Проучването на потенциала за използване на техники за редактиране на гени за манипулиране на чревния микробиом може да се справи с дисбалансите, допринасящи за различни здравословни проблеми. Например, повече изследвания могат да открият доставяне на терапевтични средства за коригиране на бактериалния дисбаланс в сложните човешки черва. Чрез генно инженерство на бактерии, за които е известно, че са полезни за здравето на червата, учените могат да създадат нови лечения за различни заболявания, свързани с червата, включително възпалителни заболявания на червата, синдром на раздразнените черва и дори затлъстяване. Той също така позволява по-нови методи за лечение на диабет, дължащ се на хормонален дисбаланс. 

    Една от причините, поради които бактериите са по-лесни за генетично манипулиране, се дължи на техния ДНК състав. Тези малки организми имат части от ДНК, наречени плазмиди, в допълнение към основните елементи на ДНК, наречени хромозоми. Плазмидите могат да правят копия на себе си и имат по-малко гени от хромозомите, което ги прави по-лесни за промяна с генетични инструменти. По-конкретно, части от ДНК от други организми могат да бъдат поставени в бактериални плазмиди.

    Когато плазмидите правят копия на себе си, те също правят копия на добавените гени, наречени трансгени. Например, ако човешки ген за производство на инсулин се добави към плазмид, докато бактерията прави копия на плазмида, тя също създава повече копия на инсулиновия ген. Когато се използват тези гени, той произвежда повече инсулин. Учените обаче са съгласни, че тази възможност е все още далеч поради високата сложност на микробиомите. Независимо от това, настоящите проучвания могат да имат и няколко приложения в контрола на вредителите, засилване на растежа на растенията и диагностициране на ветеринарни заболявания. 

    Последици от генетично модифицирани микробиоми

    По-широките последици от успешното генно инженерство на микробиома в множество среди могат да включват:

    • Повишено изследване на инструменти за редактиране на гени, като CRISPR.
    • Разкриване на нови възможности за производство на биогорива, храни и други продукти чрез създаване на нови щамове бактерии, по-подходящи за конкретни задачи.
    • Намалена употреба на антибиотици, които са насочени безразборно към бактериите. 
    • Повишен интерес към персонализирана медицина и диагностика, при които леченията се персонализират въз основа на чревния микробиом на човека.
    • Потенциални рискове при разпространението на бактерии, които могат да увеличат появата на други заболявания.

    Въпроси за разглеждане

    • Като се има предвид сложността на микробиома на човешките черва, смятате ли, че е възможно скоро пълното му генно инженерство?
    • Колко скъпи прогнозирате да бъдат широко разпространените приложения на такива процеси?

    Препратки към Insight

    Следните популярни и институционални връзки бяха посочени за тази информация: