Genetiği değiştirilmiş mikrobiyom: Bakterileri sağlık için değiştirmek

• Yazar:
• Yazar adı

  Kuantumrun Öngörüsü
• 8 Mart, 2023

Mikrobiyom, belirli bir ortamdaki mikroorganizmalardan oluşur. Mikrobiyomun genetik olarak değiştirilmesi, belirli özelliklerin bastırılmasına veya sergilenmesine yardımcı olabilir ve tarım, sağlık ve refah sektörlerinde çeşitli pratik uygulamalar bularak terapötikler sağlayabilir.

Genetiği değiştirilmiş mikrobiyom bağlamı

İnsan bağırsağındaki mikroorganizma topluluğu olan bağırsak mikrobiyomu, sağlıkta önemli bir rol oynar. Son araştırmalar, bağırsak mikrobiyomunun otoimmün hastalıkları, diyabeti, kanseri, kardiyovasküler hastalığı, Parkinson'u, Alzheimer'ı, multipl sklerozu ve hatta depresyonu etkileyebileceğini göstermiştir. Ancak bu hassas ekosistemin dengesi, beslenme ve antibiyotik gibi çeşitli faktörlerle bozulabilir ve bu da eski haline getirilmesini zorlaştırabilir. 

Birkaç araştırmacı, hayatta kalma ve uyum sağlama şanslarını artırmak için genetiği değiştirilmiş mikrobiyomları araştırıyor. Örneğin, Texas A&M Üniversitesi'ndeki bilim adamları, 2021'de solucanın mikrobiyomunun genetik mühendisliğini yapmak için bir bakteri, E. coli ve bir yuvarlak solucanın simbiyotik ilişkisini kullandılar. E. coli'nin plazmitine floresan baskılayıcı genler eklendiğinde, onu tüketen solucanlar floresan sergilemeyi bırakacaktı. Aynı yıl, California San Francisco Üniversitesi'ndeki bilim adamları, E. coli içindeki kromozomları silmek için bakteri avlayan virüsleri CRISPR gen düzenleme sistemiyle başarıyla yüklediler.

2018'de Harvard Tıp Okulu'ndaki araştırmacılar, bakterilerin onları uyum içinde koordine etmek ve kontrol etmek için iletişim kurmasını sağlamak için çalıştı. Bileşik çekirdeği iki tür bakteriye salmak ve saptamak için sinyal verici ve yanıtlayıcı genetik devreleri tanıttılar. Fareler bu bakterilerle beslendiğinde, tüm farelerin bağırsakları, bakterilerin başarılı iletişimini doğrulayan sinyal iletimi belirtileri gösterdi. Amaç, insan bağırsağında, işlevlerini yerine getirirken kendi aralarında iletişim kurmada etkili olan tasarlanmış bakterilerle sentetik bir mikrobiyom yaratmaktır. 

Yıkıcı etki 

Bağırsak mikrobiyomunu manipüle etmek için gen düzenleme tekniklerini kullanma potansiyelini keşfetmek, çeşitli sağlık sorunlarına katkıda bulunan dengesizlikleri ele alabilir. Örneğin, daha fazla araştırma, karmaşık insan bağırsağı içindeki bakteriyel dengesizlikleri düzeltmek için terapötikler sağlamayı keşfedebilir. Bilim adamları, bağırsak sağlığı için yararlı olduğu bilinen bakterilerin genetiğini değiştirerek, enflamatuar bağırsak hastalığı, hassas bağırsak sendromu ve hatta obezite dahil olmak üzere çeşitli bağırsakla ilgili bozukluklar için yeni tedaviler oluşturabilirler. Ayrıca hormonal dengesizlikler nedeniyle diyabet için daha yeni tedavi yöntemlerine izin verir. 

Bakterilerin genetik olarak manipüle edilmesinin daha kolay olmasının bir nedeni, DNA bileşimlerinden kaynaklanmaktadır. Bu minik organizmalar, kromozom adı verilen DNA'nın ana elemanlarına ek olarak plazmit adı verilen DNA parçalarına sahiptir. Plazmitler kendilerinin kopyalarını yapabilirler ve kromozomlardan daha az gene sahip olabilirler, bu da onları genetik araçlarla değiştirmeyi kolaylaştırır. Spesifik olarak, diğer organizmalardan alınan DNA parçaları bakteri plazmitlerine konulabilir.

Plazmitler kendilerinin kopyalarını yaptıklarında, transgen adı verilen eklenen genlerin de kopyalarını yaparlar. Örneğin, bir plazmide insülin yapmak için bir insan geni eklenirse, bakteri plazmitin kopyalarını yaparken, aynı zamanda insülin geninin daha fazla kopyasını oluşturur. Bu genler kullanıldığında daha fazla insülin üretir. Ancak bilim adamları, mikrobiyomların yüksek karmaşıklığı nedeniyle bu olasılığın hala çok uzak olduğu konusunda hemfikir. Bununla birlikte, mevcut çalışmalar haşere kontrolünde, bitki büyümesinin arttırılmasında ve veterinerlik hastalıklarının teşhisinde çeşitli uygulamalara sahip olabilir. 

Genetiği değiştirilmiş mikrobiyomların etkileri

Çoklu ortamlarda mikrobiyomun başarılı genetik mühendisliğinin daha geniş etkileri şunları içerebilir:

• CRISPR gibi gen düzenleme araçlarında artan araştırma.
• Belirli görevler için daha uygun yeni bakteri türleri yaratarak biyoyakıt, gıda ve diğer ürünleri üretmek için yeni olanaklar yaratmak.
• Bakterileri gelişigüzel hedef alan antibiyotiklerin kullanımı azaltıldı. 
• Tedavilerin kişinin bağırsak mikrobiyomuna göre özelleştirildiği kişiselleştirilmiş tıp ve teşhise artan ilgi.
• Bakterilerin çoğalmasında diğer hastalıkların oluşumunu artırabilen potansiyel riskler.

Dikkate alınması gereken sorular

• İnsan bağırsağının mikrobiyomunun karmaşıklığı göz önüne alındığında, tam bir genetik mühendisliğinin yakında mümkün olduğunu düşünüyor musunuz?
• Bu tür süreçlerin yaygın uygulamalarının ne kadar maliyetli olacağını tahmin ediyorsunuz?