આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ માઇક્રોબાયોમ: આરોગ્ય માટે બેક્ટેરિયામાં ફેરફાર કરવો

• લેખક:
• લેખક નામ

  ક્વોન્ટમરુન અગમચેતી
• માર્ચ ૨૦, ૨૦૨૧

માઇક્રોબાયોમમાં ચોક્કસ વાતાવરણમાં રહેલા સુક્ષ્મસજીવોનો સમાવેશ થાય છે. માઇક્રોબાયોમને આનુવંશિક રીતે સંશોધિત કરવાથી અમુક લક્ષણોને દબાવવા અથવા પ્રદર્શિત કરવામાં મદદ મળી શકે છે અને થેરાપ્યુટીક્સ પહોંચાડવામાં મદદ મળી શકે છે, કૃષિ, આરોગ્ય અને સુખાકારી ક્ષેત્રોમાં વિવિધ વ્યવહારુ એપ્લિકેશનો શોધી શકાય છે.

આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ માઇક્રોબાયોમ સંદર્ભ

ગટ માઇક્રોબાયોમ, માનવ આંતરડામાં સૂક્ષ્મજીવોનો સમુદાય, આરોગ્યમાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવે છે. તાજેતરના સંશોધનોએ બતાવ્યું છે કે આંતરડાની માઇક્રોબાયોમ સ્વયંપ્રતિરક્ષા રોગો, ડાયાબિટીસ, કેન્સર, કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર રોગ, પાર્કિન્સન, અલ્ઝાઇમર, મલ્ટિપલ સ્ક્લેરોસિસ અને ડિપ્રેશનને પણ અસર કરી શકે છે. જો કે, આ નાજુક ઇકોસિસ્ટમનું સંતુલન વિવિધ પરિબળો જેમ કે આહાર અને એન્ટિબાયોટિક્સ દ્વારા ખલેલ પહોંચાડી શકે છે, તેને પુનઃસ્થાપિત કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે. 

કેટલાક સંશોધકો તેમના અસ્તિત્વ અને અનુકૂલનક્ષમતાની તકો વધારવા માટે આનુવંશિક રીતે માઇક્રોબાયોમ્સમાં ફેરફાર કરી રહ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટેક્સાસ એ એન્ડ એમ યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકોએ 2021 માં કૃમિના માઇક્રોબાયોમને આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર કરવા માટે બેક્ટેરિયમ, ઇ. કોલી અને રાઉન્ડવોર્મના સહજીવન સંબંધનો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેઓએ નોંધ્યું કે જ્યારે ઇ. કોલીના પ્લાઝમિડમાં ફ્લોરોસેન્સ-દમન કરનારા જનીનો દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા, જે કૃમિ તેનો ઉપયોગ કરે છે તે ફ્લોરોસેન્સનું પ્રદર્શન બંધ કરશે. તે જ વર્ષે, યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા સાન ફ્રાન્સિસ્કોના વૈજ્ઞાનિકોએ E. coli ની અંદરના રંગસૂત્રોને કાઢી નાખવા માટે CRISPR જનીન સંપાદન પ્રણાલી સાથે સફળતાપૂર્વક બેક્ટેરિયા-શિકાર વાયરસ લોડ કર્યા.

2018 માં, હાર્વર્ડ મેડિકલ સ્કૂલના સંશોધકોએ બેક્ટેરિયાને સુમેળમાં સંકલન અને નિયંત્રિત કરવા માટે વાતચીત કરવા માટે કામ કર્યું હતું. તેઓએ બે પ્રકારના બેક્ટેરિયામાં સંયોજન કોરમ છોડવા અને શોધવા માટે સિગ્નલર અને પ્રતિસાદ આપનાર આનુવંશિક સર્કિટ રજૂ કર્યા. જ્યારે ઉંદરોને આ બેક્ટેરિયા ખવડાવવામાં આવ્યા હતા, ત્યારે તમામ ઉંદરોની આંતરડા સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનના ચિહ્નો દર્શાવે છે, જે બેક્ટેરિયાના સફળ સંચારની પુષ્ટિ કરે છે. ધ્યેય માનવ આંતરડામાં એન્જિનિયર્ડ બેક્ટેરિયા સાથે કૃત્રિમ માઇક્રોબાયોમ બનાવવાનો છે જે તેમના કાર્યો કરતી વખતે એકબીજા સાથે વાતચીત કરવામાં સક્ષમ છે. 

વિક્ષેપકારક અસર 

આંતરડાના માઇક્રોબાયોમને હેરફેર કરવા માટે જનીન-સંપાદન તકનીકોનો ઉપયોગ કરવાની સંભવિતતાનું અન્વેષણ કરવાથી વિવિધ સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓમાં ફાળો આપતા અસંતુલનને દૂર કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, વધુ સંશોધનો જટિલ માનવ આંતરડામાં બેક્ટેરિયાના અસંતુલનને સુધારવા માટે ઉપચાર પદ્ધતિઓ શોધી શકે છે. આંતરડાના સ્વાસ્થ્ય માટે ફાયદાકારક ગણાતા બેક્ટેરિયાને આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયરિંગ કરીને, વૈજ્ઞાનિકો આંતરડાને લગતી વિવિધ વિકૃતિઓ માટે નવી સારવારો બનાવી શકે છે, જેમાં બળતરા આંતરડાની બિમારી, બાવલ સિંડ્રોમ અને સ્થૂળતાનો પણ સમાવેશ થાય છે. તે હોર્મોનલ અસંતુલનને કારણે ડાયાબિટીસ માટે નવી સારવાર પદ્ધતિઓ માટે પણ પરવાનગી આપે છે. 

બેક્ટેરિયા આનુવંશિક રીતે ચાલાકી કરવા માટે સરળ છે તેનું એક કારણ તેમની ડીએનએ રચના છે. આ નાના જીવોમાં રંગસૂત્રો તરીકે ઓળખાતા ડીએનએના મુખ્ય તત્વો ઉપરાંત પ્લાઝમિડ નામના ડીએનએના ટુકડાઓ હોય છે. પ્લાઝમિડ્સ પોતાની નકલો બનાવી શકે છે અને રંગસૂત્રો કરતાં ઓછા જનીનો ધરાવે છે, જે તેમને આનુવંશિક સાધનો વડે બદલવાનું સરળ બનાવે છે. ખાસ કરીને, અન્ય જીવોના ડીએનએના ટુકડાને બેક્ટેરિયા પ્લાઝમિડમાં મૂકી શકાય છે.

જ્યારે પ્લાઝમિડ્સ પોતાની નકલો બનાવે છે, ત્યારે તેઓ ઉમેરેલા જનીનોની નકલો પણ બનાવે છે, જેને ટ્રાન્સજેન્સ કહેવાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો ઇન્સ્યુલિન બનાવવા માટે માનવ જનીનને પ્લાઝમિડમાં ઉમેરવામાં આવે છે, કારણ કે બેક્ટેરિયા પ્લાઝમિડની નકલો બનાવે છે, તે પણ ઇન્સ્યુલિન જનીનની વધુ નકલો બનાવે છે. જ્યારે આ જનીનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે વધુ ઇન્સ્યુલિન ઉત્પન્ન કરે છે. જો કે, વૈજ્ઞાનિકો સંમત છે કે માઇક્રોબાયોમ્સની ઉચ્ચ જટિલતાને કારણે આ શક્યતા હજુ ઘણી દૂર છે. તેમ છતાં, વર્તમાન અભ્યાસોમાં જંતુ નિયંત્રણ, છોડના વિકાસમાં વધારો કરવા અને પશુરોગના રોગોનું નિદાન કરવા માટે પણ ઘણી એપ્લિકેશનો હોઈ શકે છે. 

આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ માઇક્રોબાયોમ્સની અસરો

બહુવિધ વાતાવરણમાં માઇક્રોબાયોમના સફળ આનુવંશિક ઇજનેરીની વ્યાપક અસરોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થઈ શકે છે:

• CRISPR જેવા જનીન-સંપાદન સાધનોમાં સંશોધનમાં વધારો.
• ચોક્કસ કાર્યો માટે વધુ સારી રીતે અનુકૂળ બેક્ટેરિયાના નવા તાણ બનાવીને જૈવ ઇંધણ, ખોરાક અને અન્ય ઉત્પાદનોના ઉત્પાદન માટે નવી શક્યતાઓ ખોલવી.
• બેક્ટેરિયાને આડેધડ ટાર્ગેટ કરતા એન્ટીબાયોટીક્સનો ઓછો ઉપયોગ. 
• વ્યક્તિગત દવા અને નિદાનમાં રસમાં વધારો, જ્યાં સારવાર વ્યક્તિના આંતરડાના માઇક્રોબાયોમના આધારે કસ્ટમાઇઝ કરવામાં આવે છે.
• બેક્ટેરિયાના પ્રસારમાં સંભવિત જોખમો જે અન્ય રોગોની ઘટનામાં વધારો કરી શકે છે.

ધ્યાનમાં લેવાના પ્રશ્નો

• માનવ આંતરડાના માઇક્રોબાયોમની જટિલતાને જોતાં, શું તમને લાગે છે કે તેનું સંપૂર્ણ આનુવંશિક ઇજનેરી ટૂંક સમયમાં શક્ય છે?
• તમે આવી પ્રક્રિયાઓની વ્યાપક એપ્લિકેશનો કેટલી ખર્ચાળ હોવાનું અનુમાન કરો છો?