Microbioma geneticamente modificato: modifica dei batteri per la salute

• Autore:
• Nome dell'autore

  Preveggenza quantistica
• 8 Marzo 2023

Il microbioma è costituito da microrganismi in un particolare ambiente. La modifica genetica del microbioma potrebbe aiutare a sopprimere o esibire determinati tratti e fornire terapie, trovando varie applicazioni pratiche nei settori dell'agricoltura, della salute e del benessere.

Contesto del microbioma geneticamente modificato

Il microbioma intestinale, la comunità di microrganismi nell'intestino umano, svolge un ruolo significativo nella salute. Recenti ricerche hanno dimostrato che il microbioma intestinale può influenzare le malattie autoimmuni, il diabete, il cancro, le malattie cardiovascolari, il morbo di Parkinson, l'Alzheimer, la sclerosi multipla e persino la depressione. Tuttavia, l'equilibrio di questo delicato ecosistema può essere disturbato da vari fattori come la dieta e gli antibiotici, rendendone difficile il ripristino. 

Diversi ricercatori stanno esaminando la modifica genetica dei microbiomi per aumentare le loro possibilità di sopravvivenza e adattabilità. Ad esempio, gli scienziati della Texas A&M University hanno utilizzato la relazione simbiotica di un batterio, E. coli, e un nematode per ingegnerizzare geneticamente il microbioma del verme nel 2021. Hanno notato che quando i geni che sopprimono la fluorescenza sono stati inseriti nel plasmide di E. coli, i vermi che lo consumavano smetterebbero di mostrare fluorescenza. Lo stesso anno, gli scienziati dell'Università della California di San Francisco hanno caricato con successo i virus che cacciano i batteri con il sistema di editing genetico CRISPR per eliminare i cromosomi all'interno di E. coli.

Nel 2018, i ricercatori della Harvard Medical School hanno lavorato per far comunicare i batteri per coordinarli e controllarli in armonia. Hanno introdotto circuiti genetici segnalatori e risponditori per rilasciare e rilevare un quorum composto in due tipi di batteri. Quando i topi sono stati nutriti con questi batteri, le viscere di tutti i topi hanno mostrato segni di trasmissione del segnale, confermando la corretta comunicazione dei batteri. L'obiettivo rimane quello di creare un microbioma sintetico con batteri ingegnerizzati nell'intestino umano che siano efficienti nel comunicare tra loro mentre svolgono le loro funzioni. 

Impatto dirompente 

Esplorare il potenziale dell'utilizzo di tecniche di modifica genetica per manipolare il microbioma intestinale può affrontare gli squilibri che contribuiscono a vari problemi di salute. Ad esempio, ulteriori ricerche possono scoprire la fornitura di terapie per correggere gli squilibri batterici all'interno del complesso intestino umano. Mediante l'ingegneria genetica di batteri noti per essere utili per la salute dell'intestino, gli scienziati possono creare nuovi trattamenti per vari disturbi correlati all'intestino, tra cui la malattia infiammatoria intestinale, la sindrome dell'intestino irritabile e persino l'obesità. Consente inoltre metodi di trattamento più recenti per il diabete a causa di squilibri ormonali. 

Uno dei motivi per cui i batteri sono più facili da manipolare geneticamente è dovuto alla loro composizione del DNA. Questi minuscoli organismi hanno pezzi di DNA chiamati plasmidi oltre agli elementi principali del DNA chiamati cromosomi. I plasmidi possono fare copie di se stessi e hanno meno geni dei cromosomi, rendendoli più facili da modificare con strumenti genetici. Nello specifico, pezzi di DNA di altri organismi possono essere inseriti nei plasmidi batterici.

Quando i plasmidi fanno copie di se stessi, fanno anche copie dei geni aggiunti, chiamati transgeni. Ad esempio, se un gene umano per la produzione di insulina viene aggiunto a un plasmide, poiché i batteri creano copie del plasmide, creano anche più copie del gene dell'insulina. Quando questi geni vengono utilizzati, produce più insulina. Tuttavia, gli scienziati concordano sul fatto che questa possibilità sia ancora molto lontana a causa dell'elevata complessità dei microbiomi. Tuttavia, gli studi attuali possono avere anche diverse applicazioni nel controllo dei parassiti, nel miglioramento della crescita delle piante e nella diagnosi delle malattie veterinarie. 

Implicazioni dei microbiomi geneticamente modificati

Le più ampie implicazioni dell'ingegneria genetica di successo del microbioma all'interno di più ambienti possono includere:

• Aumento della ricerca sugli strumenti di modifica genetica, come CRISPR.
• Aprendo nuove possibilità per la produzione di biocarburanti, alimenti e altri prodotti creando nuovi ceppi di batteri più adatti a compiti specifici.
• Uso ridotto di antibiotici che prendono di mira i batteri indiscriminatamente. 
• Maggiore interesse per la medicina e la diagnosi personalizzate, in cui i trattamenti sono personalizzati in base al microbioma intestinale di una persona.
• Potenziali rischi nella proliferazione di batteri che possono aumentare l'insorgenza di altre malattie.

Domande da considerare

• Data la complessità del microbioma dell'intestino umano, pensi che la sua completa ingegneria genetica sia presto possibile?
• Quanto costose prevedete che saranno le applicazioni diffuse di tali processi?