박테리아 건강을 수정하는 유전자 조작 마이크로바이옴

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유전자 조작 마이크로바이옴: 건강을 위해 박테리아 변형

원하는 기능을 수행하기 위해 다른 박테리아 개체군을 변경하는 실험은 유망한 결과를 낳습니다.

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퀀텀런 예측
2023 년 3 월 8 일

마이크로바이옴은 특정 환경의 미생물로 구성됩니다. 마이크로바이옴을 유전자 변형하면 특정 특성을 억제하거나 표시하고 치료제를 제공하여 농업, 건강 및 웰빙 부문에서 다양한 실용적인 응용 프로그램을 찾는 데 도움이 될 수 있습니다.

유전자 조작 마이크로바이옴 컨텍스트

인간의 장에 있는 미생물 군집인 장내 미생물 군집은 건강에 중요한 역할을 합니다. 최근 연구에 따르면 장내 마이크로바이옴은 자가면역 질환, 당뇨병, 암, 심혈관 질환, 파킨슨병, 알츠하이머병, 다발성 경화증, 심지어 우울증까지 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 이 섬세한 생태계의 균형은 식습관, 항생제 등 다양한 요인에 의해 교란되어 복원이 어려울 수 있습니다.

몇몇 연구자들은 생존과 적응 가능성을 높이기 위해 유전적으로 변형된 마이크로바이옴을 조사하고 있습니다. 예를 들어, 텍사스 A&M 대학의 과학자들은 2021년에 박테리아, 대장균 및 회충의 공생 관계를 사용하여 벌레의 미생물 군집을 유전적으로 조작했습니다. 그들은 형광 억제 유전자가 대장균의 플라스미드에 삽입되었을 때, 그것을 먹은 벌레는 형광을 나타내지 않을 것입니다. 같은 해 캘리포니아 샌프란시스코 대학의 과학자들은 대장균 내에서 염색체를 삭제하기 위해 CRISPR 유전자 편집 시스템을 사용하여 박테리아 사냥 바이러스를 성공적으로 로드했습니다.

2018년에 하버드 의과 대학의 연구원들은 박테리아가 조화롭게 조정하고 제어하기 위해 의사 소통하도록 노력했습니다. 그들은 두 가지 유형의 박테리아에 복합 정족수를 방출하고 감지하기 위해 신호 전달자 및 응답자 유전 회로를 도입했습니다. 쥐에게 이 박테리아를 먹였을 때, 모든 쥐의 내장은 신호 전달의 징후를 보여 박테리아의 성공적인 의사소통을 확인했습니다. 목표는 기능을 수행하면서 서로 의사 소통하는 데 효율적인 인간 장내의 조작된 박테리아로 합성 마이크로바이옴을 만드는 것입니다.

파괴적 영향

장내 미생물을 조작하기 위해 유전자 편집 기술을 사용할 가능성을 탐색하면 다양한 건강 문제에 기여하는 불균형을 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 더 많은 연구를 통해 복잡한 인간 장 내 세균 불균형을 바로잡는 치료법을 발견할 수 있습니다. 장 건강에 유익한 것으로 알려진 박테리아를 유전적으로 조작함으로써 과학자들은 염증성 장 질환, 과민성 대장 증후군, 심지어 비만을 포함한 다양한 장 관련 질환에 대한 새로운 치료법을 만들 수 있습니다. 또한 호르몬 불균형으로 인한 당뇨병에 대한 새로운 치료 방법을 허용합니다.

박테리아가 유전적으로 조작되기 쉬운 이유 중 하나는 DNA 구성 때문입니다. 이 작은 유기체는 염색체라고 하는 DNA의 주요 요소 외에 플라스미드라고 하는 DNA 조각을 가지고 있습니다. 플라스미드는 자신을 복제할 수 있고 염색체보다 유전자 수가 적기 때문에 유전 도구로 쉽게 변경할 수 있습니다. 특히, 다른 유기체의 DNA 조각을 박테리아 플라스미드에 넣을 수 있습니다.

플라스미드가 자신의 복제본을 만들 때 도입유전자라고 하는 추가된 유전자의 복제본도 만듭니다. 예를 들어 인슐린을 만드는 인간 유전자가 플라스미드에 추가되면 박테리아가 플라스미드의 복제본을 만들 때 더 많은 인슐린 유전자 복제본도 생성됩니다. 이 유전자를 사용하면 더 많은 인슐린을 생성합니다. 그러나 과학자들은 이러한 가능성이 마이크로바이옴의 높은 복잡성으로 인해 아직 멀었다는 데 동의합니다. 그럼에도 불구하고 현재의 연구는 해충 방제, 식물 성장 강화 및 수의학 질병 진단에 여러 응용 분야를 가질 수 있습니다.