מיקרוביום מהונדס גנטית: שינוי חיידקים לבריאות

אשראי תמונה:
אשראי תמונה
iStock

מיקרוביום מהונדס גנטית: שינוי חיידקים לבריאות

מיקרוביום מהונדס גנטית: שינוי חיידקים לבריאות

טקסט כותרות משנה
ניסויים המשנים אוכלוסיות חיידקים שונות לביצוע פונקציות רצויות מניבים תוצאות מבטיחות.
    • מְחַבֵּר:
    • שם היוצר
      Quantumrun Foresight
    • במרץ 8, 2023

    המיקרוביום מורכב ממיקרואורגניזמים בסביבה מסוימת. שינוי גנטי של המיקרוביום יכול לעזור לדכא או להציג תכונות מסוימות ולספק תרופות, למצוא יישומים מעשיים שונים במגזרי החקלאות, הבריאות והרווחה.

    הקשר מיקרוביום מהונדס גנטית

    המיקרוביום של המעי, קהילת המיקרואורגניזמים במעיים האנושיים, ממלא תפקיד משמעותי בבריאות. מחקרים אחרונים הראו שמיקרוביום המעי יכול להשפיע על מחלות אוטואימוניות, סוכרת, סרטן, מחלות לב וכלי דם, פרקינסון, אלצהיימר, טרשת נפוצה ואפילו דיכאון. עם זאת, האיזון של המערכת האקולוגית העדינה הזו עלול להיות מופרע על ידי גורמים שונים כמו תזונה ואנטיביוטיקה, מה שמקשה על שיקום. 

    מספר חוקרים בוחנים מיקרוביום שינוי גנטי כדי להגדיל את סיכויי ההישרדות וההסתגלות שלהם. לדוגמה, מדענים מאוניברסיטת טקסס A&M השתמשו בקשר הסימביוטי של חיידק, E. coli, ותולעת עגולה כדי להנדס גנטית את המיקרוביום של התולעת בשנת 2021. הם שמו לב שכאשר גנים מדכאי הקרינה הוכנסו לפלסמיד של E. coli, התולעים שצרכו אותו יפסיקו להפגין פלואורסצנטיות. באותה שנה, מדענים מאוניברסיטת קליפורניה בסן פרנסיסקו הטעינו בהצלחה וירוסים לציד חיידקים עם מערכת עריכת הגנים CRISPR כדי למחוק כרומוזומים בתוך E. coli.

    עוד בשנת 2018, חוקרים בבית הספר לרפואה בהרווארד עבדו כדי לגרום לחיידקים לתקשר כדי לתאם ולשלוט בהם בהרמוניה. הם הציגו מעגלים גנטיים של אותות ומגיבים כדי לשחרר ולזהות מניין מורכב לשני סוגים של חיידקים. כאשר האכלו עכברים חיידקים אלה, הקרביים של כל העכברים הראו סימנים של העברת אותות, המאשרים את התקשורת המוצלחת של החיידקים. המטרה נותרה ליצור מיקרוביום סינתטי עם חיידקים מהונדסים במעיים האנושיים, אשר יעילים בתקשורת בינם לבין עצמם תוך ביצוע תפקידיהם. 

    השפעה משבשת 

    בחינת הפוטנציאל של שימוש בטכניקות לעריכת גנים כדי לתמרן את המיקרוביום של המעי יכול לטפל בחוסר איזון התורם לבעיות בריאותיות שונות. לדוגמה, מחקר נוסף יכול לגלות מתן תרופות לתיקון חוסר איזון חיידקי בתוך המעי האנושי המורכב. על ידי הנדסה גנטית של חיידקים הידועים כמועילים לבריאות המעיים, מדענים יכולים ליצור טיפולים חדשים להפרעות שונות הקשורות למעי, כולל מחלות מעי דלקתיות, תסמונת המעי הרגיז ואפילו השמנת יתר. היא גם מאפשרת שיטות טיפול חדשות יותר לסוכרת עקב חוסר איזון הורמונלי. 

    אחת הסיבות לכך שקל יותר לבצע מניפולציה גנטית של חיידקים היא בשל הרכב ה-DNA שלהם. לאורגניזמים הזעירים הללו יש פיסות DNA הנקראות פלסמידים בנוסף ליסודות העיקריים של ה-DNA הנקראים כרומוזומים. פלסמידים יכולים ליצור עותקים של עצמם ויש להם פחות גנים מאשר כרומוזומים, מה שהופך אותם קל יותר לשינוי בעזרת כלים גנטיים. באופן ספציפי, ניתן להכניס פיסות DNA מאורגניזמים אחרים לתוך פלסמידים של חיידקים.

    כאשר פלסמידים מייצרים עותקים של עצמם, הם יוצרים גם עותקים של הגנים שנוספו, הנקראים טרנסגנים. לדוגמה, אם גן אנושי לייצור אינסולין מתווסף לפלסמיד, מכיוון שהחיידק מייצר עותקים של הפלסמיד, הוא גם יוצר יותר עותקים של גן האינסולין. כאשר משתמשים בגנים אלה, הוא מייצר יותר אינסולין. עם זאת, מדענים מסכימים שהאפשרות הזו עדיין רחוקה בגלל המורכבות הגבוהה של המיקרוביום. עם זאת, למחקרים נוכחיים יכולים להיות גם מספר יישומים בהדברת מזיקים, שיפור צמיחת צמחים ואבחון מחלות וטרינריות. 

    השלכות של מיקרוביומים מהונדסים גנטית

    ההשלכות הרחבות יותר של הנדסה גנטית מוצלחת של המיקרוביום בתוך מספר סביבות עשויות לכלול:

    • מחקר מוגבר בכלים לעריכת גנים, כגון CRISPR.
    • פתיחת אפשרויות חדשות לייצור דלק ביולוגי, מזון ומוצרים אחרים על ידי יצירת זנים חדשים של חיידקים המתאימים יותר למשימות ספציפיות.
    • שימוש מופחת באנטיביוטיקה המכוונת לחיידקים ללא הבחנה. 
    • עניין מוגבר ברפואה ובאבחון מותאם אישית, כאשר הטיפולים מותאמים אישית על בסיס מיקרוביום המעיים של האדם.
    • סיכונים פוטנציאליים בהתרבות של חיידקים שיכולים להגביר את התרחשותן של מחלות אחרות.

    שאלות שכדאי לקחת בחשבון

    • בהתחשב במורכבות המיקרוביום של המעי האנושי, האם לדעתך ההנדסה הגנטית השלמה שלו אפשרית בקרוב?
    • כמה יקר אתה צופה שהיישומים הנרחבים של תהליכים כאלה יהיו?

    הפניות לתובנות

    הקישורים הפופולריים והמוסדיים הבאים קיבלו התייחסות לתובנה זו: