Genetysk manipulearre mikrobiom: it feroarjen fan baktearjes foar sûnens

• Skriuwer:
• Namme fan auteur

  Quantumrun Foresight
• Maart 8, 2023

It mikrobiom bestiet út mikroorganismen yn in bepaalde omjouwing. Genetysk wizigjen fan it mikrobiom koe helpe om bepaalde eigenskippen te ûnderdrukken of te eksposearjen en therapeutika te leverjen, ferskate praktyske tapassingen te finen yn 'e sektor foar lânbou, sûnens en wolwêzen.

Genetysk manipulearre mikrobiom kontekst

It darmmikrobiom, de mienskip fan mikroorganismen yn 'e minsklike darm, spilet in wichtige rol yn sûnens. Resint ûndersyk hat oantoand dat it darmmikrobioom autoimmune sykten, diabetes, kanker, kardiovaskulêre sykte, Parkinson's, Alzheimer's, multiple sklerose, en sels depresje kin beynfloedzje. It lykwicht fan dit delikate ekosysteem kin lykwols wurde fersteurd troch ferskate faktoaren lykas dieet en antibiotika, wêrtroch it lestich is om te herstellen. 

Ferskate ûndersikers sykje nei genetysk modifisearjende mikrobiomen om har kânsen op oerlibjen en oanpassingsfermogen te fergrutsjen. Bygelyks, wittenskippers fan 'e Texas A&M University brûkten de symbioatyske relaasje fan in baktearje, E. coli, en in rûnwjirm om it mikrobiom fan 'e wjirm genetysk te manipulearjen yn 2021. Se merkten op dat doe't fluorescinsje-ûnderdrukkende genen yn it plasmid fan E. coli ynfoege waarden, de wjirms dy't it fortarden soene ophâlde mei fluoreszinsje te sjen. Itselde jier laden wittenskippers oan 'e Universiteit fan Kalifornje San Francisco mei súkses baktearjejacht firussen mei it CRISPR-gen-bewurkingssysteem om chromosomen binnen E. coli te wiskjen.

Werom yn 2018 wurken ûndersikers fan Harvard Medical School om baktearjes te kommunisearjen om se yn harmony te koördinearjen en te kontrolearjen. Se yntrodusearre genetyske sirkwy fan signaler en responder om in gearstald kworum frij te litten en te detektearjen yn twa soarten baktearjes. Doe't mûzen dizze baktearjes fiede, lieten de darmen fan alle mûzen tekens fan sinjaaltransmission sjen, wat de suksesfolle kommunikaasje fan baktearjes befêstige. It doel bliuwt om in syntetysk mikrobiom te meitsjen mei yngenieurde baktearjes yn 'e minsklike darm dy't effisjint binne by it kommunisearjen ûnderinoar by it útfieren fan har funksjes. 

Disruptive ynfloed 

It ûndersykjen fan it potensjeel fan it brûken fan gen-bewurkingstechniken om it darmmikrobioom te manipulearjen kin ûnbalâns oanpakke dy't bydrage oan ferskate sûnensproblemen. Bygelyks, mear ûndersyk kin ûntdekke it leverjen fan therapeutika om baktearjende ûnbalâns te korrigearjen yn 'e komplekse minsklike darm. Troch genetysk manipulaasje fan baktearjes dy't bekend binne dat se foardielich binne foar darmsûnens, kinne wittenskippers nije behannelingen meitsje foar ferskate darm-relatearre steuringen, ynklusyf inflammatoire darmsykte, irritable darmsyndroom, en sels obesitas. It soarget ek foar nijere behannelingmetoaden foar diabetes fanwegen hormonale ûnbalâns. 

Ien reden wêrom't baktearjes makliker binne om genetysk te manipulearjen is troch har DNA-komposysje. Dizze lytse organismen hawwe stikjes DNA neamd plasmiden neist de wichtichste eleminten fan DNA neamd chromosomen. Plasmiden kinne kopyen fan harsels meitsje en minder genen hawwe dan chromosomen, wêrtroch't se makliker te feroarjen binne mei genetyske ark. Spesifyk kinne stikken DNA fan oare organismen yn baktearjeplasmiden set wurde.

As plasmiden kopyen fan harsels meitsje, meitsje se ek kopyen fan de tafoege genen, neamd transgenen. Bygelyks, as in minsklik gen foar it meitsjen fan insulin wurdt tafoege oan in plasmide, lykas de baktearje makket kopyen fan it plasmide, it makket ek mear kopyen fan it insulin gen. As dizze genen brûkt wurde, produsearret it mear ynsuline. Wittenskippers binne it lykwols iens dat dizze mooglikheid noch in lange wei is troch de hege kompleksiteit fan mikrobiomen. Dochs kinne hjoeddeistige stúdzjes ek ferskate tapassingen hawwe yn pestkontrôle, it ferbetterjen fan plantgroei en it diagnostearjen fan feterinêre sykten. 

Gefolgen fan genetysk manipulearre mikrobiomen

De bredere gefolgen fan suksesfolle genetyske yngenieur fan it mikrobiom binnen meardere omjouwings kinne omfetsje:

• Ferheegd ûndersyk yn ark foar bewurking fan gene, lykas CRISPR.
• It iepenjen fan nije mooglikheden foar it produsearjen fan biobrânstoffen, iten, en oare produkten troch it meitsjen fan nije stammen fan baktearjes better geskikt foar spesifike taken.
• Fermindere gebrûk fan antibiotika dy't baktearjes sûnder ûnderskied rjochtsje. 
• Fergrutte belangstelling foar personaliseare medisinen en diagnoaze, wêrby't behannelingen wurde oanpast basearre op it darmmikrobiom fan in persoan.
• Potinsjele risiko's yn 'e proliferaasje fan baktearjes dy't it foarkommen fan oare sykten ferheegje kinne.

Fragen om te beskôgje

• Sjoen de kompleksiteit fan it mikrobiom fan 'e minsklike darm, tinke jo dat har folsleine genetyske technyk gau mooglik is?
• Hoe kostber foarsizze jo dat de wiidferspraat tapassingen fan sokke prosessen binne?