Գենետիկորեն մշակված միկրոբիոմ. Բակտերիաների փոփոխում առողջության համար

• Հեղինակ:
• Հեղինակ անունը

  Quantumrun Հեռատեսություն
• Մարտի 8, 2023

Միկրոբիոմը բաղկացած է որոշակի միջավայրում գտնվող միկրոօրգանիզմներից: Միկրոբիոմի գենետիկ ձևափոխումը կարող է օգնել ճնշել կամ ցուցադրել որոշակի հատկություններ և մատուցել թերապևտիկ միջոցներ՝ գտնելով տարբեր գործնական կիրառություններ գյուղատնտեսության, առողջապահության և բարեկեցության ոլորտներում:

Գենետիկորեն մշակված միկրոբիոմի համատեքստ

Աղիքների միկրոբիոմը՝ մարդու աղիքների միկրոօրգանիզմների համայնքը, կարևոր դեր է խաղում առողջության համար։ Վերջին հետազոտությունները ցույց են տվել, որ աղիների միկրոբիոմը կարող է ազդել աուտոիմուն հիվանդությունների, շաքարախտի, քաղցկեղի, սրտանոթային հիվանդությունների, Պարկինսոնի, Ալցհեյմերի, բազմակի սկլերոզի և նույնիսկ դեպրեսիայի վրա: Այնուամենայնիվ, այս նուրբ էկոհամակարգի հավասարակշռությունը կարող է խախտվել տարբեր գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են դիետան և հակաբիոտիկները, ինչը դժվարացնում է դրա վերականգնումը: 

Մի քանի հետազոտողներ ուսումնասիրում են գենետիկորեն ձևափոխող միկրոբիոմները՝ մեծացնելու նրանց գոյատևման և հարմարվողականության հնարավորությունները: Օրինակ՝ Տեխասի A&M համալսարանի գիտնականներն օգտագործել են E. coli-ի և կլոր ճիճու մանրէի սիմբիոտիկ հարաբերությունը՝ 2021 թվականին ճիճու միկրոբիոմը գենետիկորեն նախագծելու համար: Նրանք նկատել են, որ երբ ֆլյուորեսցենտային ճնշող գեները մտցվել են E. coli-ի պլազմիդի մեջ, ճիճուները, որոնք սպառում էին այն, կդադարեն ֆլյուորեսցենտ ցուցադրել: Նույն տարում Սան Ֆրանցիսկոյի Կալիֆորնիայի համալսարանի գիտնականները հաջողությամբ բեռնեցին բակտերիաներ որսող վիրուսները CRISPR գեների խմբագրման համակարգով՝ E. coli-ի քրոմոսոմները ջնջելու համար:

Դեռևս 2018 թվականին Հարվարդի բժշկական դպրոցի հետազոտողները աշխատել են բակտերիաների միջև հաղորդակցվելու համար՝ դրանք ներդաշնակորեն համակարգելու և կառավարելու համար: Նրանք ներմուծեցին ազդանշանային և պատասխանող գենետիկական սխեմաներ՝ երկու տեսակի բակտերիաների մեջ միացությունների քվորում ազատելու և հայտնաբերելու համար: Երբ մկներին կերակրում էին այս բակտերիաներով, բոլոր մկների աղիքները ցույց էին տալիս ազդանշանի փոխանցման նշաններ՝ հաստատելով բակտերիաների հաջող հաղորդակցությունը: Նպատակը մնում է ստեղծել սինթետիկ միկրոբիոմ՝ ինժեներական մանրէներով մարդու աղիքներում, որոնք արդյունավետ են միմյանց հետ հաղորդակցվելու համար՝ իրենց գործառույթներն իրականացնելիս: 

Խանգարող ազդեցություն 

Աղիքների միկրոբիոմը կառավարելու համար գեների խմբագրման տեխնիկայի կիրառման ներուժի ուսումնասիրությունը կարող է վերացնել անհավասարակշռությունները, որոնք նպաստում են տարբեր առողջական խնդիրների առաջացմանը: Օրինակ, ավելի շատ հետազոտություններ կարող են հայտնաբերել թերապևտիկ միջոցներ՝ շտկելու բակտերիալ անհավասարակշռությունը մարդու բարդ աղիքներում: Գենետիկորեն ինժեներական բակտերիաների միջոցով, որոնք օգտակար են աղիքների առողջության համար, գիտնականները կարող են ստեղծել նոր բուժում աղիքների հետ կապված տարբեր խանգարումների համար, ներառյալ աղիների բորբոքային հիվանդությունը, գրգռված աղիքի համախտանիշը և նույնիսկ գիրությունը: Այն նաև թույլ է տալիս հորմոնալ անհավասարակշռության պատճառով շաքարախտի բուժման ավելի նոր մեթոդներ: 

Պատճառներից մեկը, թե ինչու է բակտերիաները ավելի հեշտ է գենետիկորեն մանիպուլյացիայի ենթարկել, պայմանավորված է նրանց ԴՆԹ կազմով: Այս փոքրիկ օրգանիզմներն ունեն ԴՆԹ-ի կտորներ, որոնք կոչվում են պլազմիդներ, բացի ԴՆԹ-ի հիմնական տարրերից, որոնք կոչվում են քրոմոսոմներ: Պլազմիդները կարող են կրկնօրինակել իրենցից և ունենալ ավելի քիչ գեներ, քան քրոմոսոմները, ինչը հեշտացնում է դրանք փոխելու գենետիկական գործիքների միջոցով: Մասնավորապես, այլ օրգանիզմների ԴՆԹ-ի կտորները կարող են դրվել բակտերիաների պլազմիդների մեջ:

Երբ պլազմիդները կրկնօրինակում են իրենցից, նրանք նաև կրկնօրինակում են ավելացված գեները, որոնք կոչվում են տրանսգեններ: Օրինակ, եթե պլազմիդին ավելացվում է ինսուլին պատրաստող մարդու գեն, քանի որ բակտերիաները կրկնօրինակում են պլազմիդը, այն նաև ստեղծում է ինսուլինի գենի ավելի շատ պատճեններ: Երբ այս գեներն օգտագործվում են, այն ավելի շատ ինսուլին է արտադրում: Այնուամենայնիվ, գիտնականները համաձայն են, որ այս հնարավորությունը դեռ շատ հեռու է միկրոբիոմների բարձր բարդության պատճառով: Այնուամենայնիվ, ընթացիկ ուսումնասիրությունները կարող են նաև մի քանի կիրառություն ունենալ վնասատուների դեմ պայքարի, բույսերի աճի խթանման և անասնաբուժական հիվանդությունների ախտորոշման գործում: 

Գենետիկորեն մշակված միկրոբիոմների հետևանքները

Մի քանի միջավայրերում միկրոբիոմի հաջող գենետիկական ինժեներիայի ավելի լայն հետևանքները կարող են ներառել.

• Ավելացել է հետազոտությունը գեների խմբագրման գործիքներում, ինչպիսին է CRISPR-ը:
• Բացելով նոր հնարավորություններ կենսավառելիքի, սննդամթերքի և այլ ապրանքների արտադրության համար՝ ստեղծելով բակտերիաների նոր շտամներ, որոնք ավելի հարմար են կոնկրետ առաջադրանքների համար:
• Նվազեցված հակաբիոտիկների օգտագործումը, որոնք անխտիր թիրախավորում են բակտերիաները: 
• Անհատականացված բժշկության և ախտորոշման նկատմամբ հետաքրքրության աճ, որտեղ բուժումները հարմարեցված են՝ հիմնվելով մարդու աղիքների միկրոբիոմի վրա:
• Բակտերիաների տարածման հնարավոր ռիսկերը, որոնք կարող են մեծացնել այլ հիվանդությունների առաջացումը:

Հարցեր, որոնք պետք է հաշվի առնել

• Հաշվի առնելով մարդու աղիքների միկրոբիոմի բարդությունը, ի՞նչ եք կարծում, հնարավոր է շուտով դրա ամբողջական գենետիկական ճարտարագիտությունը:
• Որքանո՞վ եք ծախսատար կանխատեսում նման գործընթացների լայն տարածում ունենալը: