Mikrobioma hasil rekayasa genetika: Memodifikasi bakteri untuk kesehatan

• Penulis:
• nama penulis

  Pandangan ke Depan Quantumrun
• 8 Maret, 2023

Microbiome terdiri dari mikroorganisme di lingkungan tertentu. Memodifikasi mikrobioma secara genetik dapat membantu menekan atau menunjukkan sifat-sifat tertentu dan memberikan terapi, menemukan berbagai aplikasi praktis di sektor pertanian, kesehatan, dan kesejahteraan.

Konteks mikrobioma yang direkayasa secara genetik

Mikrobioma usus, komunitas mikroorganisme di usus manusia, memainkan peran penting dalam kesehatan. Penelitian terbaru menunjukkan bahwa mikrobioma usus dapat memengaruhi penyakit autoimun, diabetes, kanker, penyakit kardiovaskular, Parkinson, Alzheimer, multiple sclerosis, dan bahkan depresi. Namun, keseimbangan ekosistem yang rapuh ini dapat diganggu oleh berbagai faktor seperti pola makan dan antibiotik, sehingga sulit untuk dipulihkan. 

Beberapa peneliti sedang mencari mikrobioma yang dimodifikasi secara genetik untuk meningkatkan peluang mereka untuk bertahan hidup dan kemampuan beradaptasi. Misalnya, para ilmuwan di Texas A&M University menggunakan hubungan simbiosis bakteri, E. coli, dan cacing gelang untuk merekayasa mikrobioma cacing secara genetik pada tahun 2021. Mereka memperhatikan bahwa ketika gen penekan fluoresensi dimasukkan ke dalam plasmid E. coli, cacing yang mengkonsumsinya akan berhenti menunjukkan fluoresensi. Pada tahun yang sama, para ilmuwan di University of California San Francisco berhasil memuat virus pemburu bakteri dengan sistem pengeditan gen CRISPR untuk menghapus kromosom di dalam E. coli.

Kembali pada tahun 2018, para peneliti di Harvard Medical School bekerja untuk membuat bakteri berkomunikasi untuk mengoordinasikan dan mengendalikannya secara harmonis. Mereka memperkenalkan sirkuit genetik pemberi sinyal dan responden untuk melepaskan dan mendeteksi kuorum majemuk menjadi dua jenis bakteri. Ketika tikus diberi makan bakteri ini, isi perut semua tikus menunjukkan tanda-tanda transmisi sinyal, yang mengkonfirmasi keberhasilan komunikasi bakteri. Tujuannya tetap untuk menciptakan mikrobioma sintetik dengan bakteri yang direkayasa dalam usus manusia yang efisien dalam berkomunikasi di antara mereka sendiri sambil menjalankan fungsinya. 

Dampak yang mengganggu 

Menjelajahi potensi penggunaan teknik penyuntingan gen untuk memanipulasi mikrobioma usus dapat mengatasi ketidakseimbangan yang berkontribusi pada berbagai masalah kesehatan. Misalnya, lebih banyak penelitian dapat menemukan pemberian terapi untuk memperbaiki ketidakseimbangan bakteri dalam usus manusia yang kompleks. Dengan bakteri rekayasa genetika yang dikenal bermanfaat bagi kesehatan usus, para ilmuwan dapat menciptakan pengobatan baru untuk berbagai gangguan terkait usus, termasuk penyakit radang usus, sindrom iritasi usus, dan bahkan obesitas. Ini juga memungkinkan metode pengobatan yang lebih baru untuk diabetes karena ketidakseimbangan hormon. 

Salah satu alasan mengapa bakteri lebih mudah dimanipulasi secara genetik adalah karena komposisi DNA mereka. Organisme kecil ini memiliki potongan DNA yang disebut plasmid selain elemen utama DNA yang disebut kromosom. Plasmid dapat membuat salinan dirinya sendiri dan memiliki lebih sedikit gen daripada kromosom, membuatnya lebih mudah diubah dengan alat genetik. Secara khusus, potongan DNA dari organisme lain dapat dimasukkan ke dalam plasmid bakteri.

Ketika plasmid membuat salinan dari dirinya sendiri, mereka juga membuat salinan dari gen tambahan yang disebut transgen. Misalnya, jika gen manusia untuk membuat insulin ditambahkan ke plasmid, karena bakteri membuat salinan plasmid, itu juga membuat lebih banyak salinan gen insulin. Ketika gen ini digunakan, menghasilkan lebih banyak insulin. Namun, para ilmuwan sepakat bahwa kemungkinan ini masih jauh karena tingginya kompleksitas mikrobioma. Meskipun demikian, studi saat ini juga dapat memiliki beberapa aplikasi dalam pengendalian hama, meningkatkan pertumbuhan tanaman, dan mendiagnosis penyakit hewan. 

Implikasi mikrobioma hasil rekayasa genetika

Implikasi yang lebih luas dari rekayasa genetika microbiome yang berhasil dalam berbagai lingkungan dapat meliputi:

• Peningkatan penelitian dalam alat penyuntingan gen, seperti CRISPR.
• Membuka kemungkinan baru untuk memproduksi biofuel, makanan, dan produk lainnya dengan menciptakan jenis bakteri baru yang lebih cocok untuk tugas tertentu.
• Mengurangi penggunaan antibiotik yang menargetkan bakteri tanpa pandang bulu. 
• Meningkatnya minat pada pengobatan dan diagnosis yang dipersonalisasi, di mana perawatan disesuaikan berdasarkan mikrobioma usus seseorang.
• Potensi risiko dalam perkembangbiakan bakteri yang dapat meningkatkan terjadinya penyakit lain.

Pertanyaan untuk dipertimbangkan

• Mengingat kompleksitas mikrobioma usus manusia, menurut Anda, apakah rekayasa genetika lengkapnya dapat dilakukan dalam waktu dekat?
• Berapa biaya yang Anda perkirakan untuk aplikasi yang tersebar luas dari proses semacam itu?