Genetically engineered microbiome: Pagbabago ng bacteria para sa kalusugan

CREDIT NG LARAWAN:
Image credit
iStock

Genetically engineered microbiome: Pagbabago ng bacteria para sa kalusugan

Genetically engineered microbiome: Pagbabago ng bacteria para sa kalusugan

Teksto ng subheading
Ang mga eksperimento na nagbabago sa iba't ibang populasyon ng bacteria upang maisagawa ang mga ninanais na function ay nagbubunga ng mga magagandang resulta.
    • May-akda:
    • pangalan Author
      Quantumrun Foresight
    • Marso 8, 2023

    Ang microbiome ay binubuo ng mga microorganism sa isang partikular na kapaligiran. Ang genetically modifying sa microbiome ay maaaring makatulong sa pagsugpo o pagpapakita ng ilang mga katangian at paghahatid ng mga therapeutics, paghahanap ng iba't ibang praktikal na aplikasyon sa sektor ng agrikultura, kalusugan, at kagalingan.

    Konteksto ng microbiome na genetically engineered

    Ang gut microbiome, ang komunidad ng mga microorganism sa bituka ng tao, ay may mahalagang papel sa kalusugan. Ipinakita ng kamakailang pananaliksik na ang gut microbiome ay maaaring makaapekto sa mga autoimmune disease, diabetes, cancer, cardiovascular disease, Parkinson's, Alzheimer's, multiple sclerosis, at kahit depression. Gayunpaman, ang balanse ng maselang ecosystem na ito ay maaaring maabala ng iba't ibang mga kadahilanan tulad ng diyeta at antibiotics, na nagpapahirap sa pagpapanumbalik. 

    Ang ilang mga mananaliksik ay tumitingin sa genetically modifying microbiomes upang madagdagan ang kanilang mga pagkakataon na mabuhay at kakayahang umangkop. Halimbawa, ginamit ng mga siyentipiko sa Texas A&M University ang symbiotic na relasyon ng isang bacterium, E. coli, at isang roundworm para genetically engineer ang microbiome ng worm noong 2021. Napansin nila na kapag ang fluorescence-suppressing genes ay ipinasok sa plasmid ng E. coli, ang mga uod na kumain nito ay titigil sa pagpapakita ng fluorescence. Sa parehong taon, matagumpay na na-load ng mga siyentipiko sa University of California San Francisco ang mga bacteria-hunting virus ng CRISPR gene editing system upang tanggalin ang mga chromosome sa loob ng E. coli.

    Noong 2018, ang mga mananaliksik sa Harvard Medical School ay nagsikap na gumawa ng bacteria na makipag-usap upang i-coordinate at kontrolin ang mga ito sa pagkakaisa. Ipinakilala nila ang signaler at responder genetic circuits upang palabasin at makita ang isang compound quorum sa dalawang uri ng bacteria. Kapag ang mga daga ay pinakain sa mga bakteryang ito, ang lakas ng loob ng lahat ng mga daga ay nagpakita ng mga palatandaan ng paghahatid ng signal, na nagpapatunay sa matagumpay na komunikasyon ng bakterya. Ang layunin ay nananatiling lumikha ng isang sintetikong microbiome na may engineered bacteria sa bituka ng tao na mahusay sa pakikipag-usap sa kanilang mga sarili habang ginagawa ang kanilang mga function. 

    Nakakagambalang epekto 

    Ang paggalugad sa potensyal ng paggamit ng mga diskarte sa pag-edit ng gene upang manipulahin ang gut microbiome ay maaaring matugunan ang mga imbalances na nag-aambag sa iba't ibang mga isyu sa kalusugan. Halimbawa, mas maraming pananaliksik ang maaaring makatuklas ng paghahatid ng mga therapeutics upang itama ang mga bacterial imbalances sa loob ng kumplikadong bituka ng tao. Sa pamamagitan ng genetically engineering bacteria na kilala na kapaki-pakinabang para sa kalusugan ng bituka, ang mga siyentipiko ay maaaring gumawa ng mga bagong paggamot para sa iba't ibang sakit na nauugnay sa bituka, kabilang ang inflammatory bowel disease, irritable bowel syndrome, at maging ang labis na katabaan. Pinapayagan din nito ang mga mas bagong paraan ng paggamot para sa diabetes dahil sa hormonal imbalances. 

    Ang isang dahilan kung bakit mas madaling mamanipula ng genetically ang bacteria ay dahil sa komposisyon ng DNA nito. Ang mga maliliit na organismo na ito ay may mga piraso ng DNA na tinatawag na plasmids bilang karagdagan sa mga pangunahing elemento ng DNA na tinatawag na chromosome. Ang mga plasmid ay maaaring gumawa ng mga kopya ng kanilang mga sarili at magkaroon ng mas kaunting mga gene kaysa sa mga chromosome, na ginagawang mas madaling baguhin ang mga ito gamit ang mga genetic na tool. Sa partikular, ang mga piraso ng DNA mula sa ibang mga organismo ay maaaring ilagay sa bacteria plasmids.

    Kapag ang mga plasmid ay gumagawa ng mga kopya ng kanilang mga sarili, gumagawa din sila ng mga kopya ng mga idinagdag na gene, na tinatawag na transgenes. Halimbawa, kung ang isang gene ng tao para sa paggawa ng insulin ay idinagdag sa isang plasmid, habang ang bakterya ay gumagawa ng mga kopya ng plasmid, lumilikha din ito ng mas maraming kopya ng gene ng insulin. Kapag ginamit ang mga gene na ito, gumagawa ito ng mas maraming insulin. Gayunpaman, sumasang-ayon ang mga siyentipiko na ang posibilidad na ito ay malayo pa dahil sa mataas na pagiging kumplikado ng mga microbiome. Gayunpaman, ang mga kasalukuyang pag-aaral ay maaari ding magkaroon ng ilang mga aplikasyon sa pagkontrol ng peste, pagpapahusay ng paglago ng halaman, at pag-diagnose ng mga sakit sa beterinaryo. 

    Mga implikasyon ng genetically engineered microbiome

    Ang mas malawak na implikasyon ng matagumpay na genetic engineering ng microbiome sa loob ng maraming kapaligiran ay maaaring kabilang ang:

    • Nadagdagang pananaliksik sa mga tool sa pag-edit ng gene, tulad ng CRISPR.
    • Pagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa paggawa ng mga biofuel, pagkain, at iba pang produkto sa pamamagitan ng paglikha ng mga bagong strain ng bacteria na mas angkop para sa mga partikular na gawain.
    • Bawasan ang paggamit ng mga antibiotic na walang pinipiling pag-target sa bakterya. 
    • Tumaas na interes sa personalized na gamot at diagnosis, kung saan ang mga paggamot ay na-customize batay sa gut microbiome ng isang tao.
    • Mga potensyal na panganib sa paglaganap ng bakterya na maaaring magpapataas ng paglitaw ng iba pang mga sakit.

    Mga katanungang dapat isaalang-alang

    • Dahil sa pagiging kumplikado ng microbiome ng bituka ng tao, sa palagay mo, posible ba ang kumpletong genetic engineering nito sa lalong madaling panahon?
    • Gaano ka magastos ang iyong hinuhulaan ang malawakang paggamit ng mga naturang proseso?

    Mga sanggunian ng insight

    Ang mga sumusunod na sikat at institusyonal na link ay isinangguni para sa pananaw na ito: