Genetski modificirani mikrobiom: Modificiranje bakterija za zdravlje

KREDIT ZA SLIKE:
Slika kreditne
Istockphoto

Genetski modificirani mikrobiom: Modificiranje bakterija za zdravlje

Genetski modificirani mikrobiom: Modificiranje bakterija za zdravlje

Tekst podnaslova
Eksperimenti koji mijenjaju različite bakterijske populacije kako bi obavljale željene funkcije daju obećavajuće rezultate.
    • Autor:
    • ime autora
      Quantumrun Foresight
    • Ožujak 8, 2023

    Mikrobiom se sastoji od mikroorganizama u određenom okruženju. Genetska modifikacija mikrobioma mogla bi pomoći u suzbijanju ili ispoljavanju određenih osobina i pružanju terapeutskih sredstava, pronalazeći različite praktične primjene u sektorima poljoprivrede, zdravlja i dobrobiti.

    Kontekst mikrobioma genetski modificiranog

    Crijevni mikrobiom, zajednica mikroorganizama u ljudskim crijevima, igra značajnu ulogu u zdravlju. Nedavna istraživanja pokazala su da mikrobiom crijeva može utjecati na autoimune bolesti, dijabetes, rak, kardiovaskularne bolesti, Parkinsonovu, Alzheimerovu, multiplu sklerozu, pa čak i depresiju. Međutim, ravnotežu ovog osjetljivog ekosustava mogu poremetiti različiti čimbenici poput prehrane i antibiotika, što otežava njeno ponovno uspostavljanje. 

    Nekoliko istraživača proučava genetski modificirane mikrobiome kako bi povećali njihove šanse za preživljavanje i prilagodljivost. Na primjer, znanstvenici s teksaškog sveučilišta A&M upotrijebili su simbiotski odnos bakterije E. coli i valjkastog crva za genetski inženjering mikrobioma crva 2021. Primijetili su da kada su geni za suzbijanje fluorescencije umetnuti u plazmid E. coli, crvi koji su ga konzumirali prestali bi pokazivati ​​fluorescenciju. Iste su godine znanstvenici s kalifornijskog sveučilišta u San Franciscu uspješno učitali viruse za lov na bakterije pomoću sustava za uređivanje gena CRISPR kako bi izbrisali kromosome unutar E. coli.

    Još 2018. istraživači s Medicinskog fakulteta Harvard radili su na tome da potaknu bakterije da komuniciraju kako bi ih koordinirali i kontrolirali u skladu. Uveli su signalne i odgovorne genetske sklopove za oslobađanje i otkrivanje složenog kvoruma u dvije vrste bakterija. Kada su miševi hranjeni ovim bakterijama, crijeva svih miševa pokazala su znakove prijenosa signala, potvrđujući uspješnu komunikaciju bakterija. Cilj ostaje stvoriti sintetski mikrobiom s projektiranim bakterijama u ljudskim crijevima koji su učinkoviti u međusobnoj komunikaciji dok obavljaju svoje funkcije. 

    Razarajući učinak 

    Istraživanje potencijala korištenja tehnika uređivanja gena za manipuliranje crijevnim mikrobiomom može riješiti neravnoteže koje pridonose raznim zdravstvenim problemima. Na primjer, više istraživanja može otkriti isporuku terapeutskih sredstava za ispravljanje bakterijske neravnoteže unutar složenih ljudskih crijeva. Genetski inženjeringom bakterija za koje se zna da su korisne za zdravlje crijeva, znanstvenici mogu stvoriti nove tretmane za razne poremećaje povezane s crijevima, uključujući upalnu bolest crijeva, sindrom iritabilnog crijeva, pa čak i pretilost. Također omogućuje novije metode liječenja dijabetesa zbog hormonske neravnoteže. 

    Jedan od razloga zašto je bakterijama lakše genetski manipulirati je njihov sastav DNK. Ovi sićušni organizmi imaju dijelove DNK koji se nazivaju plazmidi uz glavne elemente DNK koji se nazivaju kromosomi. Plazmidi mogu sami sebe kopirati i imaju manje gena od kromosoma, što ih čini lakšim za promjenu genetskim alatima. Točnije, dijelovi DNA iz drugih organizama mogu se staviti u bakterijske plazmide.

    Kada plazmidi prave kopije samih sebe, oni također prave kopije dodanih gena, koji se nazivaju transgeni. Na primjer, ako se ljudski gen za stvaranje inzulina doda plazmidu, dok bakterija stvara kopije plazmida, također stvara više kopija inzulinskog gena. Kada se ti geni koriste, proizvodi se više inzulina. No, znanstvenici se slažu da je ta mogućnost još daleko zbog velike složenosti mikrobioma. Unatoč tome, trenutne studije također mogu imati nekoliko primjena u kontroli štetočina, poboljšanju rasta biljaka i dijagnosticiranju veterinarskih bolesti. 

    Implikacije genetski modificiranih mikrobioma

    Šire implikacije uspješnog genetskog inženjeringa mikrobioma unutar više okruženja mogu uključivati:

    • Povećano istraživanje alata za uređivanje gena, kao što je CRISPR.
    • Otvaranje novih mogućnosti za proizvodnju biogoriva, hrane i drugih proizvoda stvaranjem novih sojeva bakterija prikladnijih za specifične zadatke.
    • Smanjena uporaba antibiotika koji neselektivno djeluju na bakterije. 
    • Povećano zanimanje za personaliziranu medicinu i dijagnozu, gdje se tretmani prilagođavaju na temelju crijevnog mikrobioma osobe.
    • Potencijalni rizici u proliferaciji bakterija koje mogu povećati pojavu drugih bolesti.

    Pitanja za razmatranje

    • S obzirom na složenost mikrobioma ljudskog crijeva, mislite li da je njegov potpuni genetski inženjering uskoro moguć?
    • Koliko će skupa biti rasprostranjena primjena takvih procesa po vašem mišljenju?

    Reference uvida

    Za ovaj uvid korištene su sljedeće popularne i institucionalne veze: