Microbioma modificat genèticament: modificació de bacteris per a la salut

• autor:
• nom de l'autor

  Previsió de Quantumrun
• Març 8, 2023

El microbioma està format per microorganismes en un ambient determinat. La modificació genètica del microbioma podria ajudar a suprimir o mostrar determinats trets i oferir terapèutiques, trobant diverses aplicacions pràctiques en els sectors de l'agricultura, la salut i el benestar.

Context del microbioma modificat genèticament

El microbioma intestinal, la comunitat de microorganismes de l'intestí humà, té un paper important en la salut. Investigacions recents han demostrat que el microbioma intestinal pot afectar malalties autoimmunes, diabetis, càncer, malalties cardiovasculars, Parkinson, Alzheimer, esclerosi múltiple i fins i tot depressió. No obstant això, l'equilibri d'aquest delicat ecosistema es pot veure alterat per diversos factors com la dieta i els antibiòtics, dificultant-ne la restauració. 

Diversos investigadors estan estudiant la modificació genètica dels microbiomes per augmentar les seves possibilitats de supervivència i adaptabilitat. Per exemple, els científics de la Texas A&M University van utilitzar la relació simbiòtica d'un bacteri, E. coli, i un cuc rodó per modificar genèticament el microbioma del cuc l'any 2021. Es van adonar que quan es van inserir gens que suprimeixen la fluorescència al plasmidi d'E. coli, els cucs que el consumien deixarien d'exhibir fluorescència. El mateix any, els científics de la Universitat de Califòrnia a San Francisco van carregar amb èxit virus de caça de bacteris amb el sistema d'edició de gens CRISPR per eliminar cromosomes dins d'E. coli.

L'any 2018, els investigadors de la Harvard Medical School van treballar per fer que els bacteris es comuniquessin per coordinar-los i controlar-los en harmonia. Van introduir circuits genètics de senyalització i resposta per alliberar i detectar un quòrum compost en dos tipus de bacteris. Quan els ratolins van ser alimentats amb aquests bacteris, les entranyes de tots els ratolins mostraven signes de transmissió del senyal, confirmant l'èxit de la comunicació dels bacteris. L'objectiu segueix sent crear un microbioma sintètic amb bacteris dissenyats a l'intestí humà que siguin eficients per comunicar-se entre ells mentre fan les seves funcions. 

Impacte disruptiu 

Explorar el potencial d'utilitzar tècniques d'edició de gens per manipular el microbioma intestinal pot abordar els desequilibris que contribueixen a diversos problemes de salut. Per exemple, més investigacions poden descobrir l'administració de terapèutiques per corregir els desequilibris bacterians dins del complex intestí humà. Mitjançant l'enginyeria genètica de bacteris coneguts per ser beneficiosos per a la salut intestinal, els científics poden crear nous tractaments per a diversos trastorns relacionats amb l'intestí, com ara la malaltia inflamatòria intestinal, la síndrome de l'intestí irritable i fins i tot l'obesitat. També permet mètodes de tractament més nous per a la diabetis a causa dels desequilibris hormonals. 

Una de les raons per les quals els bacteris són més fàcils de manipular genèticament és a causa de la seva composició d'ADN. Aquests organismes diminuts tenen trossos d'ADN anomenats plasmidis a més dels elements principals de l'ADN anomenats cromosomes. Els plasmidis poden fer còpies d'ells mateixos i tenir menys gens que els cromosomes, cosa que els fa més fàcils de canviar amb eines genètiques. Concretament, es poden posar trossos d'ADN d'altres organismes en plasmidis de bacteris.

Quan els plasmidis fan còpies d'ells mateixos, també fan còpies dels gens afegits, anomenats transgens. Per exemple, si s'afegeix un gen humà per produir insulina a un plasmidi, ja que el bacteri fa còpies del plasmidi, també crea més còpies del gen de la insulina. Quan s'utilitzen aquests gens, produeix més insulina. No obstant això, els científics coincideixen que aquesta possibilitat encara està molt lluny a causa de l'alta complexitat dels microbiomes. No obstant això, els estudis actuals també poden tenir diverses aplicacions en el control de plagues, la millora del creixement de les plantes i el diagnòstic de malalties veterinàries. 

Implicacions dels microbiomes modificats genèticament

Les implicacions més àmplies de l'enginyeria genètica reeixida del microbioma dins de múltiples entorns poden incloure:

• Augment de la recerca en eines d'edició de gens, com CRISPR.
• Obrint noves possibilitats per produir biocombustibles, aliments i altres productes mitjançant la creació de noves soques de bacteris més adequades per a tasques específiques.
• Reducció de l'ús d'antibiòtics dirigits a bacteris indiscriminadament. 
• Augment de l'interès per la medicina i el diagnòstic personalitzats, on els tractaments es personalitzen en funció del microbioma intestinal d'una persona.
• Riscos potencials en la proliferació de bacteris que poden augmentar l'aparició d'altres malalties.

Preguntes a tenir en compte

• Donada la complexitat del microbioma de l'intestí humà, creus que la seva enginyeria genètica completa serà possible aviat?
• Fins a quin punt prediu que seran les aplicacions generalitzades d'aquests processos?