遺伝子操作されたマイクロバイオーム: 健康のために細菌を改変する

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遺伝子操作されたマイクロバイオーム: 健康のために細菌を改変する

遺伝子操作されたマイクロバイオーム: 健康のために細菌を改変する

小見出しのテキスト
さまざまな細菌集団を変更して目的の機能を実行する実験では、有望な結果が得られます。
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      クォンタムラン・フォーサイト
    • 2023 年 3 月 8 日

    マイクロバイオームは、特定の環境にある微生物で構成されています。 マイクロバイオームを遺伝子的に改変することは、特定の形質を抑制または示すのに役立ち、治療法を提供するのに役立ち、農業、健康、および幸福の分野でさまざまな実用的なアプリケーションを見つけることができます.

    遺伝子操作されたマイクロバイオームのコンテキスト

    人間の腸内の微生物群である腸内微生物叢は、健康に重要な役割を果たしています。 最近の研究では、腸内微生物叢が自己免疫疾患、糖尿病、がん、心血管疾患、パーキンソン病、アルツハイマー病、多発性硬化症、さらにはうつ病に影響を与える可能性があることが示されています. しかし、このデリケートな生態系のバランスは、食事や抗生物質などのさまざまな要因によって乱され、元に戻すことは困難です。 

    何人かの研究者は、マイクロバイオームの生存と適応性の可能性を高めるために、遺伝的に改変されたマイクロバイオームを研究しています。 たとえば、テキサス A&M 大学の科学者は、2021 年にバクテリア、大腸菌、および回虫の共生関係を利用して、線虫のマイクロバイオームを遺伝子操作しました。彼らは、蛍光抑制遺伝子が大腸菌のプラスミドに挿入されると、それを消費したワームは、蛍光を示さなくなります。 同じ年、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の科学者は、バクテリア ハンティング ウイルスに CRISPR 遺伝子編集システムを搭載して、大腸菌内の染色体を削除することに成功しました。

    2018 年にさかのぼると、ハーバード大学医学部の研究者は、バクテリアにコミュニケーションをとらせて、バクテリアを調和させて調整および制御することに取り組みました。 彼らは、XNUMX 種類のバクテリアに複合定足数を放出して検出するシグナル伝達およびレスポンダーの遺伝子回路を導入しました。 マウスにこれらのバクテリアを与えたところ、すべてのマウスの腸が信号伝達の兆候を示し、バクテリアの伝達が成功したことが確認されました. 目的は、人間の腸内で、機能を実行しながら効率的に相互に通信できるように設計されたバクテリアを使用して、合成マイクロバイオームを作成することです。 

    破壊的な影響 

    遺伝子編集技術を使用して腸内微生物叢を操作する可能性を探ることで、さまざまな健康問題の原因となる不均衡に対処できます。 たとえば、より多くの研究により、複雑な人間の腸内の細菌の不均衡を修正するための治療法を発見することができます. 腸の健康に有益であることが知られている細菌を遺伝子操作することにより、科学者は、炎症性腸疾患、過敏性腸症候群、さらには肥満など、さまざまな腸関連障害の新しい治療法を作成できます. また、ホルモンの不均衡による糖尿病の新しい治療法も可能にします。 

    細菌が遺伝子操作しやすい理由の XNUMX つは、その DNA 組成にあります。 これらの小さな生物は、染色体と呼ばれる DNA の主要な要素に加えて、プラスミドと呼ばれる DNA の断片を持っています。 プラスミドは自分自身のコピーを作ることができ、染色体よりも遺伝子が少ないため、遺伝子ツールで簡単に変更できます。 具体的には、他の生物の DNA 断片をバクテリアのプラスミドに入れることができます。

    プラスミドが自身のコピーを作成するとき、導入遺伝子と呼ばれる追加された遺伝子のコピーも作成します。 たとえば、インスリンを作るためのヒト遺伝子がプラスミドに追加された場合、バクテリアがプラスミドのコピーを作成すると、インスリン遺伝子のコピーもさらに作成されます。 これらの遺伝子が使用されると、より多くのインスリンが生成されます。 しかし、マイクロバイオームは非常に複雑であるため、この可能性はまだ先の話であることに科学者たちは同意しています。 それにもかかわらず、現在の研究は、害虫駆除、植物の成長の促進、獣医疾患の診断にもいくつかの用途があります。 

    遺伝子操作されたマイクロバイオームの意味

    複数の環境内でマイクロバイオームの遺伝子操作を成功させることのより広い意味には、次のようなものがあります。

    • CRISPR などの遺伝子編集ツールに関する研究の増加。
    • 特定のタスクにより適した新しい細菌株を作成することにより、バイオ燃料、食品、およびその他の製品を生産するための新しい可能性を切り開きます。
    • 細菌を無差別に標的とする抗生物質の使用を減らす。 
    • 個人の腸内微生物叢に基づいて治療がカスタマイズされる個別化医療と診断への関心が高まっています。
    • 他の病気の発生を増加させる可能性のある細菌の増殖における潜在的なリスク。

    考慮すべき質問

    • 人間の腸のマイクロバイオームの複雑さを考えると、完全な遺伝子操作がすぐに可能になると思いますか?
    • このようなプロセスを広く適用するには、どのくらいの費用がかかると予測していますか?

    インサイトの参照

    この洞察のために、次の一般的な機関リンクが参照されました。