Microbiome wedi'i beiriannu'n enetig: Addasu bacteria ar gyfer iechyd

CREDYD DELWEDD:
Credyd Delwedd
iStock

Microbiome wedi'i beiriannu'n enetig: Addasu bacteria ar gyfer iechyd

Microbiome wedi'i beiriannu'n enetig: Addasu bacteria ar gyfer iechyd

Testun is-bennawd
Mae arbrofion sy'n newid gwahanol boblogaethau bacteriol i gyflawni swyddogaethau dymunol yn arwain at ganlyniadau addawol.
    • Awdur:
    • enw awdur
      Rhagolwg Quantumrun
    • Mawrth 8, 2023

    Mae'r microbiome yn cynnwys micro-organebau mewn amgylchedd penodol. Gallai addasu'r microbiome yn enetig helpu i atal neu arddangos rhai nodweddion a darparu therapiwteg, gan ddod o hyd i amrywiol gymwysiadau ymarferol yn y sectorau amaethyddiaeth, iechyd a llesiant.

    Cyd-destun microbiome wedi'i beiriannu'n enetig

    Mae microbiome y perfedd, y gymuned o ficro-organebau yn y perfedd dynol, yn chwarae rhan arwyddocaol mewn iechyd. Mae ymchwil diweddar wedi dangos y gall microbiome'r perfedd effeithio ar glefydau hunanimiwn, diabetes, canser, clefyd cardiofasgwlaidd, Parkinson's, Alzheimer, sglerosis ymledol, a hyd yn oed iselder. Fodd bynnag, gall amrywiol ffactorau megis diet a gwrthfiotigau amharu ar gydbwysedd yr ecosystem cain hon, gan ei gwneud hi'n anodd ei hadfer. 

    Mae sawl ymchwilydd yn edrych ar addasu microbiomau yn enetig i gynyddu eu siawns o oroesi a gallu addasu. Er enghraifft, defnyddiodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol A&M Texas berthynas symbiotig bacteriwm, E. coli, a llyngyr i beiriannu microbiome'r llyngyr yn enetig yn 2021. Sylwasant pan roddwyd genynnau atal fflworoleuedd i mewn i'r plasmid o E. coli, byddai'r llyngyr a oedd yn ei fwyta yn peidio â dangos fflworoleuedd. Yr un flwyddyn, llwyddodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol California, San Francisco, i lwytho firysau hela bacteria â system golygu genynnau CRISPR i ddileu cromosomau o fewn E. coli.

    Yn ôl yn 2018, bu ymchwilwyr yn Ysgol Feddygol Harvard yn gweithio i wneud i facteria gyfathrebu er mwyn eu cydlynu a'u rheoli mewn cytgord. Fe wnaethant gyflwyno cylchedau genetig signalwyr ac ymatebwyr i ryddhau a chanfod cworwm cyfansawdd yn ddau fath o facteria. Pan oedd llygod yn bwydo'r bacteria hyn, roedd perfedd pob llygod yn dangos arwyddion o drosglwyddo signal, gan gadarnhau cyfathrebu llwyddiannus rhwng bacteria. Y nod o hyd yw creu microbiome synthetig gyda bacteria wedi'u peiriannu yn y perfedd dynol sy'n effeithlon wrth gyfathrebu ymhlith ei gilydd wrth gyflawni eu swyddogaethau. 

    Effaith aflonyddgar 

    Gall archwilio'r potensial o ddefnyddio technegau golygu genynnau i drin microbiome'r perfedd fynd i'r afael ag anghydbwysedd sy'n cyfrannu at faterion iechyd amrywiol. Er enghraifft, gall mwy o ymchwil ddarganfod darparu therapiwteg i gywiro anghydbwysedd bacteriol o fewn y coludd dynol cymhleth. Trwy facteria peirianneg enetig y gwyddys ei fod o fudd i iechyd y perfedd, gall gwyddonwyr greu triniaethau newydd ar gyfer anhwylderau amrywiol sy'n gysylltiedig â'r perfedd, gan gynnwys clefyd y coluddyn llid, syndrom coluddyn llidus, a hyd yn oed gordewdra. Mae hefyd yn caniatáu ar gyfer dulliau trin mwy newydd ar gyfer diabetes oherwydd anghydbwysedd hormonaidd. 

    Un rheswm pam mae bacteria yn haws i'w drin yn enetig yw oherwydd eu cyfansoddiad DNA. Mae gan yr organebau bach hyn ddarnau o DNA o'r enw plasmidau yn ogystal â phrif elfennau DNA a elwir yn gromosomau. Gall plasmidau wneud copïau ohonynt eu hunain a chael llai o enynnau na chromosomau, gan eu gwneud yn haws i'w newid gydag offer genetig. Yn benodol, gellir rhoi darnau o DNA o organebau eraill mewn plasmidau bacteria.

    Pan fydd plasmidau'n gwneud copïau ohonyn nhw eu hunain, maen nhw hefyd yn gwneud copïau o'r genynnau ychwanegol, a elwir yn drawsgenau. Er enghraifft, os yw genyn dynol ar gyfer gwneud inswlin yn cael ei ychwanegu at plasmid, wrth i'r bacteria wneud copïau o'r plasmid, mae hefyd yn creu mwy o gopïau o'r genyn inswlin. Pan ddefnyddir y genynnau hyn, mae'n cynhyrchu mwy o inswlin. Fodd bynnag, mae gwyddonwyr yn cytuno bod y posibilrwydd hwn ymhell i ffwrdd o hyd oherwydd cymhlethdod uchel microbiomau. Serch hynny, gall astudiaethau cyfredol hefyd fod â sawl defnydd o reoli plâu, gwella twf planhigion, a gwneud diagnosis o glefydau milfeddygol. 

    Goblygiadau microbiomau wedi'u peiriannu'n enetig

    Gall goblygiadau ehangach peirianneg enetig lwyddiannus y microbiome mewn amgylcheddau lluosog gynnwys:

    • Mwy o ymchwil mewn offer golygu genynnau, fel CRISPR.
    • Agor posibiliadau newydd ar gyfer cynhyrchu biodanwyddau, bwyd, a chynhyrchion eraill trwy greu mathau newydd o facteria sy'n fwy addas ar gyfer tasgau penodol.
    • Llai o ddefnydd o wrthfiotigau sy'n targedu bacteria yn ddiwahân. 
    • Mwy o ddiddordeb mewn meddygaeth a diagnosis personol, lle caiff triniaethau eu haddasu ar sail microbiome perfedd person.
    • Risgiau posibl o ran ymlediad bacteria a all gynyddu achosion o glefydau eraill.

    Cwestiynau i'w hystyried

    • O ystyried cymhlethdod microbiome y perfedd dynol, a ydych chi'n meddwl bod ei beirianneg enetig gyflawn yn bosibl yn fuan?
    • Pa mor gostus ydych chi'n rhagweld y bydd cymwysiadau eang prosesau o'r fath?

    Cyfeiriadau mewnwelediad

    Cyfeiriwyd at y cysylltiadau poblogaidd a sefydliadol canlynol ar gyfer y mewnwelediad hwn: