Microbiomul modificat genetic: modificarea bacteriilor pentru sănătate

• Autor:
• Numele autorului

  Previziune Quantumrun
• Martie 8, 2023

Microbiomul este format din microorganisme dintr-un anumit mediu. Modificarea genetică a microbiomului ar putea ajuta la suprimarea sau prezentarea anumitor trăsături și la furnizarea de terapii, găsind diverse aplicații practice în sectoarele agriculturii, sănătății și bunăstării.

Contextul microbiomului modificat genetic

Microbiomul intestinal, comunitatea de microorganisme din intestinul uman, joacă un rol semnificativ în sănătate. Cercetări recente au arătat că microbiomul intestinal poate afecta bolile autoimune, diabetul, cancerul, bolile cardiovasculare, Parkinson, Alzheimer, scleroza multiplă și chiar depresia. Cu toate acestea, echilibrul acestui ecosistem delicat poate fi perturbat de diverși factori precum dieta și antibioticele, ceea ce îl face dificil de restabilit. 

Mai mulți cercetători caută modificarea genetică a microbiomilor pentru a le crește șansele de supraviețuire și adaptabilitate. De exemplu, oamenii de știință de la Universitatea Texas A&M au folosit relația simbiotică dintre o bacterie, E. coli și un vierme rotuș pentru a modifica genetic microbiomul viermelui în 2021. Ei au observat că atunci când genele de suprimare a fluorescenței au fost inserate în plasmida E. coli, viermii care o consumau ar înceta să mai prezinte fluorescență. În același an, oamenii de știință de la Universitatea din California San Francisco au încărcat cu succes viruși care vânează bacterii cu sistemul de editare a genelor CRISPR pentru a șterge cromozomii din E. coli.

În 2018, cercetătorii de la Harvard Medical School au lucrat pentru ca bacteriile să comunice pentru a le coordona și controla în armonie. Ei au introdus circuite genetice de semnalizare și răspuns pentru a elibera și detecta un cvorum compus în două tipuri de bacterii. Când șoarecii au fost hrăniți cu aceste bacterii, intestinele tuturor șoarecilor au prezentat semne de transmitere a semnalului, confirmând comunicarea cu succes a bacteriilor. Scopul rămâne acela de a crea un microbiom sintetic cu bacterii modificate în intestinul uman, care sunt eficiente în comunicarea între ele în timp ce își îndeplinesc funcțiile. 

Impact perturbator 

Explorarea potențialului utilizării tehnicilor de editare genetică pentru a manipula microbiomul intestinal poate aborda dezechilibrele care contribuie la diferite probleme de sănătate. De exemplu, mai multe cercetări pot descoperi furnizarea de terapii pentru a corecta dezechilibrele bacteriene din intestinul uman complex. Prin inginerie genetică a bacteriilor cunoscute a fi benefice pentru sănătatea intestinului, oamenii de știință pot crea noi tratamente pentru diferite tulburări legate de intestin, inclusiv boala inflamatorie a intestinului, sindromul colonului iritabil și chiar obezitatea. De asemenea, permite metode mai noi de tratament pentru diabet din cauza dezechilibrelor hormonale. 

Un motiv pentru care bacteriile sunt mai ușor de manipulat genetic se datorează compoziției lor ADN. Aceste organisme minuscule au bucăți de ADN numite plasmide, pe lângă elementele principale ale ADN numite cromozomi. Plasmidele pot face copii ale lor și pot avea mai puține gene decât cromozomii, făcându-le mai ușor de schimbat cu instrumente genetice. Mai exact, bucăți de ADN de la alte organisme pot fi introduse în plasmidele bacteriene.

Când plasmidele fac copii ale lor, ele fac și copii ale genelor adăugate, numite transgene. De exemplu, dacă la o plasmidă se adaugă o genă umană pentru producerea insulinei, deoarece bacteria face copii ale plasmidei, aceasta creează, de asemenea, mai multe copii ale genei insulinei. Atunci când aceste gene sunt folosite, se produce mai multă insulină. Cu toate acestea, oamenii de știință sunt de acord că această posibilitate este încă departe din cauza complexității ridicate a microbiomilor. Cu toate acestea, studiile actuale pot avea, de asemenea, mai multe aplicații în combaterea dăunătorilor, îmbunătățirea creșterii plantelor și diagnosticarea bolilor veterinare. 

Implicațiile microbiomilor modificați genetic

Implicațiile mai largi ale ingineriei genetice de succes a microbiomului în mai multe medii pot include:

• Cercetare sporită în instrumentele de editare genetică, cum ar fi CRISPR.
• Deschiderea de noi posibilități pentru producerea de biocombustibili, alimente și alte produse prin crearea de noi tulpini de bacterii mai potrivite pentru sarcini specifice.
• Utilizarea redusă a antibioticelor care vizează bacteriile fără discernământ. 
• Un interes crescut pentru medicina și diagnosticul personalizat, unde tratamentele sunt personalizate în funcție de microbiomul intestinal al unei persoane.
• Riscuri potențiale în proliferarea bacteriilor care pot crește apariția altor boli.

Întrebări de luat în considerare

• Având în vedere complexitatea microbiomului intestinului uman, credeți că ingineria sa genetică completă este posibilă în curând?
• Cât de costisitoare preziceți că vor fi aplicațiile pe scară largă ale unor astfel de procese?