Microbioma modificado genéticamente: modificación de bacterias para la salud

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  Previsión Quantumrun
• Marzo 8, 2023

El microbioma consiste en microorganismos en un ambiente particular. La modificación genética del microbioma podría ayudar a suprimir o exhibir ciertos rasgos y brindar terapias, encontrando varias aplicaciones prácticas en los sectores de la agricultura, la salud y el bienestar.

Contexto del microbioma modificado genéticamente

El microbioma intestinal, la comunidad de microorganismos en el intestino humano, juega un papel importante en la salud. Investigaciones recientes han demostrado que el microbioma intestinal puede afectar las enfermedades autoinmunes, la diabetes, el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, el Parkinson, el Alzheimer, la esclerosis múltiple e incluso la depresión. Sin embargo, el equilibrio de este delicado ecosistema puede verse alterado por varios factores, como la dieta y los antibióticos, lo que dificulta su restauración. 

Varios investigadores están investigando la modificación genética de los microbiomas para aumentar sus posibilidades de supervivencia y adaptabilidad. Por ejemplo, los científicos de la Universidad de Texas A&M utilizaron la relación simbiótica de una bacteria, E. coli, y un gusano redondo para modificar genéticamente el microbioma del gusano en 2021. Se dieron cuenta de que cuando se insertaban genes supresores de fluorescencia en el plásmido de E. coli, los gusanos que lo consumían dejarían de exhibir fluorescencia. El mismo año, científicos de la Universidad de California en San Francisco cargaron con éxito virus cazadores de bacterias con el sistema de edición de genes CRISPR para eliminar cromosomas dentro de E. coli.

En 2018, los investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard trabajaron para hacer que las bacterias se comunicaran para coordinarlas y controlarlas en armonía. Introdujeron circuitos genéticos señalizadores y respondedores para liberar y detectar un quórum compuesto en dos tipos de bacterias. Cuando se alimentó a los ratones con estas bacterias, los intestinos de todos los ratones mostraron signos de transmisión de señales, lo que confirma la comunicación exitosa de las bacterias. El objetivo sigue siendo crear un microbioma sintético con bacterias modificadas en el intestino humano que sean eficientes para comunicarse entre sí mientras realizan sus funciones. 

Impacto disruptivo 

Explorar el potencial del uso de técnicas de edición de genes para manipular el microbioma intestinal puede abordar los desequilibrios que contribuyen a diversos problemas de salud. Por ejemplo, más investigación puede descubrir la entrega de terapias para corregir los desequilibrios bacterianos dentro del complejo intestino humano. Mediante la ingeniería genética de bacterias conocidas por ser beneficiosas para la salud intestinal, los científicos pueden crear nuevos tratamientos para diversos trastornos relacionados con los intestinos, como la enfermedad inflamatoria intestinal, el síndrome del intestino irritable e incluso la obesidad. También permite nuevos métodos de tratamiento para la diabetes debido a desequilibrios hormonales. 

Una de las razones por las que las bacterias son más fáciles de manipular genéticamente se debe a su composición de ADN. Estos pequeños organismos tienen fragmentos de ADN llamados plásmidos además de los elementos principales del ADN llamados cromosomas. Los plásmidos pueden hacer copias de sí mismos y tener menos genes que cromosomas, lo que los hace más fáciles de cambiar con herramientas genéticas. Específicamente, las piezas de ADN de otros organismos se pueden poner en plásmidos de bacterias.

Cuando los plásmidos hacen copias de sí mismos, también hacen copias de los genes agregados, llamados transgenes. Por ejemplo, si se agrega un gen humano para producir insulina a un plásmido, a medida que la bacteria hace copias del plásmido, también crea más copias del gen de la insulina. Cuando se utilizan estos genes, se produce más insulina. Sin embargo, los científicos coinciden en que esta posibilidad aún está muy lejana debido a la alta complejidad de los microbiomas. No obstante, los estudios actuales también pueden tener varias aplicaciones en el control de plagas, la mejora del crecimiento de las plantas y el diagnóstico de enfermedades veterinarias. 

Implicaciones de los microbiomas modificados genéticamente

Las implicaciones más amplias de la ingeniería genética exitosa del microbioma dentro de múltiples entornos pueden incluir:

• Mayor investigación en herramientas de edición de genes, como CRISPR.
• Abriendo nuevas posibilidades para producir biocombustibles, alimentos y otros productos mediante la creación de nuevas cepas de bacterias más adecuadas para tareas específicas.
• Reducción del uso de antibióticos que se dirigen a las bacterias de forma indiscriminada. 
• Mayor interés en la medicina y el diagnóstico personalizados, donde los tratamientos se personalizan en función del microbioma intestinal de una persona.
• Riesgos potenciales en la proliferación de bacterias que pueden aumentar la aparición de otras enfermedades.

Preguntas a considerar

• Dada la complejidad del microbioma del intestino humano, ¿cree que su ingeniería genética completa será posible pronto?
• ¿Qué tan costosas predice que serán las aplicaciones generalizadas de tales procesos?