Genetike realigita mikrobiomo: Modifantaj bakterioj por sano

• Aŭtoro:
• Aŭtora nomo

  Quantumrun Foresight
• Marto 8, 2023

La mikrobiomo konsistas el mikroorganismoj en aparta medio. Genetike modifi la mikrobiomon povus helpi subpremi aŭ elmontri iujn trajtojn kaj liveri terapiojn, trovante diversajn praktikajn aplikojn en la sektoroj de agrikulturo, sano kaj bonfarto.

Genetike realigita mikrobioma kunteksto

La intestmikrobiomo, la komunumo de mikroorganismoj en la homa intesto, ludas gravan rolon en sano. Lastatempaj esploroj montris, ke la intesta mikrobiomo povas influi aŭtoimunajn malsanojn, diabeton, kanceron, kardiovaskulajn malsanojn, Parkinson, Alzheimer, multoblan sklerozon kaj eĉ depresion. Tamen, la ekvilibro de ĉi tiu delikata ekosistemo povas esti ĝenita de diversaj faktoroj kiel dieto kaj antibiotikoj, malfaciligante ĝin restarigi. 

Pluraj esploristoj esploras genetike modifadon de mikrobiomoj por pliigi siajn eblecojn de supervivo kaj adaptebleco. Ekzemple, sciencistoj de Texas A&M University uzis la simbiozan rilaton de bakterio, E. coli, kaj rondvermo por genetike realigi la mikrobiomon de la vermo en 2021. Ili rimarkis ke kiam fluoreskec-subpremantaj genoj estis enigitaj en la plasmidon de E. coli, la vermoj kiuj konsumis ĝin ĉesos elmontri fluoreskecon. La saman jaron, sciencistoj ĉe la Universitato de Kalifornio San Francisco sukcese ŝarĝis bakteri-ĉasadvirusojn per la CRISPR-gena redakta sistemo por forigi kromosomojn ene de E. coli.

Jam en 2018, esploristoj ĉe Harvard Medical School laboris por ke bakterioj komunikiĝu por kunordigi kaj kontroli ilin en harmonio. Ili enkondukis signalilon kaj respondajn genetikajn cirkvitojn por liberigi kaj detekti kunmetitan kvorumon en du specojn de bakterioj. Kiam musoj estis nutritaj kun ĉi tiuj bakterioj, la intestoj de ĉiuj musoj montris signojn de signal-transsendo, konfirmante la sukcesan komunikadon de bakterioj. La celo restas krei sintezan mikrobiomon kun inĝenieritaj bakterioj en la homa intesto, kiuj estas efikaj komuniki inter si dum ili plenumas siajn funkciojn. 

Disrompa efiko 

Esplori la potencialon uzi genajn redaktajn teknikojn por manipuli la intestan mikrobiomon povas trakti malekvilibrojn kontribuantajn al diversaj sanproblemoj. Ekzemple, pli da esplorado povas malkovri liveri terapiojn por korekti bakteriajn malekvilibrojn ene de la kompleksa homa intesto. Per genetike inĝenierado de bakterioj konataj esti utilaj por intesta sano, sciencistoj povas krei novajn traktadojn por diversaj intest-rilataj malordoj, inkluzive de inflama intestmalsano, irritable intestsindromo, kaj eĉ obezeco. Ĝi ankaŭ permesas pli novajn kuracmetodojn por diabeto pro hormonaj malekvilibroj. 

Unu kialo kial bakterioj estas pli facile genetike manipuleblaj estas pro sia DNA-konsisto. Ĉi tiuj etaj organismoj havas pecojn de DNA nomataj plasmidoj krom la ĉefaj elementoj de DNA nomataj kromosomoj. Plasmidoj povas fari kopiojn de si mem kaj havi malpli da genoj ol kromosomoj, igante ilin pli facile ŝanĝi per genetikaj iloj. Specife, pecoj de DNA de aliaj organismoj povas esti metitaj en bakteriajn plasmidojn.

Kiam plasmidoj faras kopiojn de si mem, ili ankaŭ faras kopiojn de la aldonitaj genoj, nomitaj transgenoj. Ekzemple, se homa geno por fari insulinon estas aldonita al plasmido, ĉar la bakterioj faras kopiojn de la plasmido, ĝi ankaŭ kreas pli da kopioj de la insulingeno. Kiam ĉi tiuj genoj estas uzataj, ĝi produktas pli da insulino. Tamen, sciencistoj konsentas, ke ĉi tiu ebleco estas ankoraŭ tre malproksima pro la alta komplekseco de mikrobiomoj. Tamen, nunaj studoj ankaŭ povas havi plurajn aplikojn en fibestokontrolo, plibonigante plantkreskon, kaj diagnozado de veterinaraj malsanoj. 

Implicoj de genetike realigitaj mikrobiomoj

La pli larĝaj implicoj de sukcesa genetika inĝenierado de la mikrobiomo ene de multoblaj medioj povas inkludi:

• Pliigita esplorado en gen-redaktaj iloj, kiel CRISPR.
• Malfermi novajn eblecojn por produkti biofuelojn, manĝaĵojn kaj aliajn produktojn per kreado de novaj bakterioj pli taŭgaj por specifaj taskoj.
• Reduktita uzo de antibiotikoj, kiuj celas bakteriojn sendistinge. 
• Pliigita intereso pri personigita medicino kaj diagnozo, kie traktadoj estas personecigitaj surbaze de la intestmikrobiomo de homo.
• Eblaj riskoj en la proliferado de bakterioj, kiuj povas pliigi la aperon de aliaj malsanoj.

Konsiderindaj demandoj

• Konsiderante la kompleksecon de la mikrobiomo de la homa intesto, ĉu vi pensas, ke ĝia kompleta genetika inĝenierado baldaŭ eblas?
• Kiom multekostaj vi antaŭdiras la ĝeneraligitajn aplikojn de tiaj procezoj?