Genetisk manipuleret mikrobiom: Modificerer bakterier til sundhed

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• Marts 8, 2023

Mikrobiomet består af mikroorganismer i et bestemt miljø. Genetisk modificering af mikrobiomet kan hjælpe med at undertrykke eller udvise visse egenskaber og levere terapeutiske midler, finde forskellige praktiske anvendelser inden for landbrug, sundhed og velvære.

Genetisk manipuleret mikrobiom kontekst

Tarmmikrobiomet, fællesskabet af mikroorganismer i den menneskelige tarm, spiller en væsentlig rolle for sundheden. Nyere forskning har vist, at tarmmikrobiomet kan påvirke autoimmune sygdomme, diabetes, kræft, hjerte-kar-sygdomme, Parkinsons, Alzheimers, multipel sklerose og endda depression. Balancen i dette delikate økosystem kan dog blive forstyrret af forskellige faktorer som kost og antibiotika, hvilket gør det vanskeligt at genoprette. 

Flere forskere undersøger genetisk modificerende mikrobiomer for at øge deres chancer for overlevelse og tilpasningsevne. For eksempel brugte forskere ved Texas A&M University det symbiotiske forhold mellem en bakterie, E. coli, og en rundorm til at gensplejse ormens mikrobiom i 2021. De bemærkede, at når fluorescens-undertrykkende gener blev indsat i plasmidet af E. coli, ormene, der indtog det, ville holde op med at udvise fluorescens. Samme år lykkedes det for forskere ved University of California, San Francisco, at indlæse bakteriejagtende vira med CRISPR-genredigeringssystemet for at slette kromosomer i E. coli.

Tilbage i 2018 arbejdede forskere ved Harvard Medical School på at få bakterier til at kommunikere for at koordinere og kontrollere dem i harmoni. De introducerede signaler og responder genetiske kredsløb for at frigive og detektere et sammensat kvorum i to typer bakterier. Når mus blev fodret med disse bakterier, viste indvoldene på alle mus tegn på signaltransmission, hvilket bekræfter den vellykkede kommunikation af bakterier. Målet er fortsat at skabe et syntetisk mikrobiom med konstruerede bakterier i den menneskelige tarm, som er effektive til at kommunikere indbyrdes, mens de udfører deres funktioner. 

Forstyrrende påvirkning 

At udforske potentialet ved at bruge genredigeringsteknikker til at manipulere tarmmikrobiomet kan løse ubalancer, der bidrager til forskellige sundhedsproblemer. For eksempel kan mere forskning opdage levering af terapeutiske midler til at korrigere bakterielle ubalancer i den komplekse menneskelige tarm. Ved at genmanipulere bakterier, der vides at være gavnlige for tarmsundheden, kan forskere skabe nye behandlinger for forskellige tarmrelaterede lidelser, herunder inflammatorisk tarmsygdom, irritabel tyktarm og endda fedme. Det giver også mulighed for nyere behandlingsmetoder for diabetes på grund af hormonelle ubalancer. 

En grund til, at bakterier er nemmere at genmanipulere, skyldes deres DNA-sammensætning. Disse små organismer har stykker af DNA kaldet plasmider ud over hovedelementerne i DNA kaldet kromosomer. Plasmider kan lave kopier af sig selv og har færre gener end kromosomer, hvilket gør dem nemmere at ændre med genetiske værktøjer. Specifikt kan stykker af DNA fra andre organismer sættes ind i bakterieplasmider.

Når plasmider laver kopier af sig selv, laver de også kopier af de tilføjede gener, kaldet transgener. For eksempel, hvis et humant gen til fremstilling af insulin føjes til et plasmid, da bakterierne laver kopier af plasmidet, skaber det også flere kopier af insulingenet. Når disse gener bruges, producerer det mere insulin. Forskere er dog enige om, at denne mulighed stadig er langt væk på grund af mikrobiomers høje kompleksitet. Ikke desto mindre kan nuværende undersøgelser også have flere anvendelser inden for skadedyrsbekæmpelse, forbedring af plantevækst og diagnosticering af veterinære sygdomme. 

Implikationer af gensplejsede mikrobiomer

De bredere implikationer af vellykket genteknologi af mikrobiomet i flere miljøer kan omfatte:

• Øget forskning i genredigeringsværktøjer, såsom CRISPR.
• Åbner nye muligheder for at producere biobrændstoffer, fødevarer og andre produkter ved at skabe nye bakteriestammer, der er bedre egnet til specifikke opgaver.
• Reduceret brug af antibiotika, der retter sig vilkårligt mod bakterier. 
• Øget interesse for personlig medicin og diagnose, hvor behandlinger tilpasses ud fra en persons tarmmikrobiom.
• Potentielle risici ved spredning af bakterier, der kan øge forekomsten af ​​andre sygdomme.

Spørgsmål at overveje

• I betragtning af kompleksiteten af ​​den menneskelige tarms mikrobiom, tror du, at dens fuldstændige genteknologi snart er mulig?
• Hvor dyrt forudsiger du, at den udbredte anvendelse af sådanne processer vil være?