Genetik jihatdan yaratilgan mikrobioma: salomatlik uchun bakteriyalarni o'zgartirish

• Muallif:
• Muallifning ismi

  Kvant davrini bashorat qilish
• Mart 8, 2023

Mikrobioma ma'lum bir muhitdagi mikroorganizmlardan iborat. Mikrobiomani genetik jihatdan o'zgartirish qishloq xo'jaligi, sog'liqni saqlash va farovonlik sohalarida turli xil amaliy qo'llanmalarni topib, ayrim xususiyatlarni bostirish yoki ko'rsatishga yordam berishi va terapevtik yordam berishi mumkin.

Genetik jihatdan yaratilgan mikrobioma konteksti

Ichak mikrobiomasi, inson ichaklaridagi mikroorganizmlar jamoasi salomatlik uchun muhim rol o'ynaydi. So'nggi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, ichak mikrobiomasi otoimmün kasalliklar, diabet, saraton, yurak-qon tomir kasalliklari, Parkinson, Altsgeymer, ko'p skleroz va hatto depressiyaga ta'sir qilishi mumkin. Biroq, bu nozik ekotizimning muvozanati parhez va antibiotiklar kabi turli omillar tomonidan buzilishi mumkin, bu esa tiklanishni qiyinlashtiradi. 

Bir nechta tadqiqotchilar tirik qolish va moslashish imkoniyatlarini oshirish uchun mikrobiomalarni genetik jihatdan o'zgartirishni qidirmoqdalar. Masalan, Texas A&M universiteti olimlari 2021-yilda qurt mikrobiomasini genetik muhandislik qilish uchun bakteriya, E. coli va yumaloq chuvalchangning simbiotik aloqasidan foydalanganlar. Ular e. coli plazmidiga floresansni bostiruvchi genlar kiritilganda, uni iste'mol qilgan qurtlar floresan ko'rsatishni to'xtatadi. O'sha yili Kaliforniya San-Fransisko universiteti olimlari E. coli ichidagi xromosomalarni yo'q qilish uchun CRISPR gen tahrirlash tizimi bilan bakteriya ovlovchi viruslarni muvaffaqiyatli yukladilar.

2018-yilda Garvard tibbiyot maktabi tadqiqotchilari bakteriyalarni muvofiqlashtirish va ularni uyg‘unlikda boshqarish uchun muloqot qilishlari ustida ishladilar. Ular ikki turdagi bakteriyalarga birikma kvorumni chiqarish va aniqlash uchun signal beruvchi va javob beruvchi genetik sxemalarni kiritdilar. Sichqonlar bu bakteriyalar bilan oziqlanganda, barcha sichqonlarning ichaklarida bakteriyalarning muvaffaqiyatli aloqasini tasdiqlovchi signal uzatish belgilari paydo bo'ldi. Maqsad inson ichaklarida o'z funktsiyalarini bajarishda bir-biri bilan samarali muloqot qilishda samarali bo'lgan muhandislik bakteriyalari bilan sintetik mikrobioma yaratish bo'lib qolmoqda. 

Buzg'unchi ta'sir 

Ichak mikrobiomasini manipulyatsiya qilish uchun genlarni tahrirlash usullaridan foydalanish imkoniyatlarini o'rganish turli xil sog'liq muammolariga olib keladigan nomutanosibliklarni bartaraf etishi mumkin. Masalan, ko'proq tadqiqotlar insonning murakkab ichaklaridagi bakterial nomutanosiblikni tuzatish uchun terapevtik vositalarni topishi mumkin. Ichak sog'lig'i uchun foydali bo'lgan bakteriyalarni genetik muhandislik qilish orqali olimlar turli xil ichak kasalliklari, jumladan yallig'lanishli ichak kasalliklari, irritabiy ichak sindromi va hatto semirib ketish uchun yangi davolash usullarini yaratishi mumkin. Bundan tashqari, gormonal nomutanosiblik tufayli diabet uchun yangi davolash usullarini qo'llash imkonini beradi. 

Bakteriyalarni genetik jihatdan manipulyatsiya qilish osonroq bo'lishining sabablaridan biri ularning DNK tarkibiga bog'liq. Bu mitti organizmlar DNKning xromosomalar deb ataladigan asosiy elementlaridan tashqari plazmidlar deb ataladigan DNK qismlariga ega. Plazmidlar o'zlarining nusxalarini yaratishi va xromosomalarga qaraganda kamroq genlarga ega bo'lishi mumkin, bu ularni genetik vositalar yordamida o'zgartirishni osonlashtiradi. Xususan, boshqa organizmlarning DNK bo'laklari bakteriya plazmidlariga joylashtirilishi mumkin.

Plazmidlar o'zlarining nusxalarini yaratganda, ular transgenlar deb ataladigan qo'shilgan genlarning nusxalarini ham yaratadilar. Masalan, agar plazmidga insulin ishlab chiqarish uchun inson geni qo'shilsa, bakteriyalar plazmidning nusxalarini hosil qilganda, u insulin genining ko'proq nusxalarini yaratadi. Ushbu genlardan foydalanilganda u ko'proq insulin ishlab chiqaradi. Biroq, olimlar mikrobiomalarning yuqori murakkabligi tufayli bu imkoniyat hali ham uzoqda ekanligiga qo'shiladilar. Shunga qaramay, hozirgi tadqiqotlar zararkunandalarga qarshi kurashda, o'simliklarning o'sishini yaxshilashda va veterinariya kasalliklarini tashxislashda bir nechta ilovalarga ega bo'lishi mumkin. 

Genetik jihatdan yaratilgan mikrobiomalarning ta'siri

Ko'p muhitda mikrobiomaning muvaffaqiyatli genetik muhandisligining kengroq oqibatlari quyidagilarni o'z ichiga olishi mumkin:

• CRISPR kabi genlarni tahrirlash vositalarida tadqiqotlar ko'paydi.
• Muayyan vazifalar uchun yaxshiroq mos keladigan bakteriyalarning yangi shtammlarini yaratish orqali bioyoqilg'i, oziq-ovqat va boshqa mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun yangi imkoniyatlarni ochish.
• Bakteriyalarni tasodifiy nishonga oladigan antibiotiklardan foydalanishni kamaytirish. 
• Shaxsiylashtirilgan tibbiyot va diagnostikaga qiziqish ortdi, bunda davolash usullari insonning ichak mikrobiomasiga qarab moslashtiriladi.
• Boshqa kasalliklarning paydo bo'lishini kuchaytirishi mumkin bo'lgan bakteriyalarning ko'payishidagi potentsial xavflar.

Ko'rib chiqilishi kerak bo'lgan savollar

• Inson ichak mikrobiomasining murakkabligini hisobga olsak, uning to'liq genetik muhandisligi yaqin orada amalga oshishi mumkin deb o'ylaysizmi?
• Bunday jarayonlarning keng qo'llanilishi qanchalik qimmatga tushishini taxmin qilasiz?