अनुवांशिकरित्या इंजिनियर केलेले मायक्रोबायोम: आरोग्यासाठी जीवाणू बदलणे

• लेखक बद्दल:
• लेखक नाव

  Quantumrun दूरदृष्टी
• मार्च 8, 2023

मायक्रोबायोममध्ये विशिष्ट वातावरणातील सूक्ष्मजीव असतात. मायक्रोबायोममध्ये अनुवांशिकरित्या बदल केल्याने काही विशिष्ट गुणधर्मांना दडपण्यात किंवा प्रदर्शित करण्यात आणि उपचार प्रदान करण्यात मदत होऊ शकते, कृषी, आरोग्य आणि कल्याण क्षेत्रातील विविध व्यावहारिक अनुप्रयोग शोधण्यात मदत होते.

अनुवांशिकरित्या इंजिनियर केलेले मायक्रोबायोम संदर्भ

आतडे मायक्रोबायोम, मानवी आतड्यांमधील सूक्ष्मजीवांचा समुदाय, आरोग्यामध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. अलीकडील संशोधनात असे दिसून आले आहे की आतडे मायक्रोबायोम स्वयंप्रतिकार रोग, मधुमेह, कर्करोग, हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी रोग, पार्किन्सन्स, अल्झायमर, मल्टिपल स्क्लेरोसिस आणि अगदी नैराश्यावर परिणाम करू शकतो. तथापि, आहार आणि प्रतिजैविक यासारख्या विविध घटकांमुळे या नाजूक परिसंस्थेचा समतोल बिघडू शकतो, ज्यामुळे ते पुनर्संचयित करणे कठीण होते. 

अनेक संशोधक त्यांच्या जगण्याची आणि अनुकूलतेची शक्यता वाढवण्यासाठी अनुवांशिकरित्या मायक्रोबायोम्समध्ये बदल करत आहेत. उदाहरणार्थ, टेक्सास ए अँड एम युनिव्हर्सिटीच्या शास्त्रज्ञांनी 2021 मध्ये अळीच्या मायक्रोबायोमचे अनुवांशिक अभियंता करण्यासाठी जीवाणू, ई. कोलाई आणि राउंडवर्म यांच्या सहजीवन संबंधांचा वापर केला. त्यांच्या लक्षात आले की जेव्हा ई. कोलायच्या प्लाझमिडमध्ये फ्लोरोसेन्स-दमन करणारी जीन्स घातली गेली, तेव्हा ज्या वर्म्सने ते खाल्ले ते फ्लोरोसेन्सचे प्रदर्शन थांबवतील. त्याच वर्षी, कॅलिफोर्निया युनिव्हर्सिटी सॅन फ्रान्सिस्कोमधील शास्त्रज्ञांनी ई. कोलायमधील गुणसूत्र हटविण्यासाठी CRISPR जनुक संपादन प्रणालीसह जीवाणू-शिकार करणारे व्हायरस यशस्वीरित्या लोड केले.

2018 मध्ये, हार्वर्ड मेडिकल स्कूलमधील संशोधकांनी बॅक्टेरियांना सुसंवाद साधण्यासाठी आणि त्यांचे नियंत्रण करण्यासाठी संवाद साधण्याचे काम केले. त्यांनी दोन प्रकारच्या जीवाणूंमध्ये कंपाऊंड कोरम सोडण्यासाठी आणि शोधण्यासाठी सिग्नलर आणि प्रतिसाद देणारे अनुवांशिक सर्किट सादर केले. जेव्हा उंदरांना हे बॅक्टेरिया खायला दिले गेले तेव्हा सर्व उंदरांच्या आतड्यांमध्ये सिग्नल ट्रान्समिशनची चिन्हे दिसून आली, जी बॅक्टेरियाच्या यशस्वी संप्रेषणाची पुष्टी करतात. मानवी आतड्यात अभियांत्रिकी बॅक्टेरियासह एक कृत्रिम मायक्रोबायोम तयार करणे हे त्यांचे उद्दीष्ट आहे जे त्यांचे कार्य करत असताना आपापसात संवाद साधण्यास सक्षम आहेत. 

व्यत्यय आणणारा प्रभाव 

आतड्याच्या मायक्रोबायोममध्ये फेरफार करण्यासाठी जनुक-संपादन तंत्र वापरण्याच्या संभाव्यतेचा शोध घेणे विविध आरोग्य समस्यांमध्ये योगदान देणारे असमतोल दूर करू शकते. उदाहरणार्थ, अधिक संशोधनामुळे गुंतागुंतीच्या मानवी आतड्यांतील जिवाणू असमतोल दूर करण्यासाठी उपचार पद्धती शोधू शकतात. आतड्यांच्या आरोग्यासाठी फायदेशीर म्हणून ओळखल्या जाणार्‍या जीवाणूंचे अनुवांशिक अभियांत्रिकी करून, शास्त्रज्ञ आतड्यांशी संबंधित विविध विकारांवर नवीन उपचार तयार करू शकतात, ज्यामध्ये दाहक आतड्याचे रोग, इरिटेबल बोवेल सिंड्रोम आणि अगदी लठ्ठपणा यांचा समावेश आहे. हे हार्मोनल असंतुलनामुळे मधुमेहासाठी नवीन उपचार पद्धतींना देखील अनुमती देते. 

जीवाणूंना अनुवांशिकरित्या हाताळणे सोपे का आहे याचे एक कारण त्यांच्या डीएनए रचना आहे. या लहान जीवांमध्ये क्रोमोसोम नावाच्या डीएनएच्या मुख्य घटकांव्यतिरिक्त प्लाझमिड नावाचे डीएनएचे तुकडे असतात. प्लाझमिड स्वतःच्या प्रती बनवू शकतात आणि गुणसूत्रांपेक्षा कमी जीन्स असू शकतात, ज्यामुळे त्यांना अनुवांशिक साधनांसह बदलणे सोपे होते. विशेषत:, इतर जीवांचे डीएनएचे तुकडे बॅक्टेरिया प्लास्मिडमध्ये टाकले जाऊ शकतात.

जेव्हा प्लाझमिड स्वतःच्या प्रती बनवतात तेव्हा ते जोडलेल्या जनुकांच्या प्रती देखील बनवतात, ज्याला ट्रान्सजीन म्हणतात. उदाहरणार्थ, इंसुलिन तयार करण्यासाठी मानवी जनुक प्लाझमिडमध्ये जोडल्यास, जिवाणू जसे प्लाझमिडच्या प्रती बनवतात, तसेच ते इन्सुलिन जनुकाच्या अधिक प्रती तयार करतात. जेव्हा ही जीन्स वापरली जातात तेव्हा ते अधिक इन्सुलिन तयार करते. तथापि, शास्त्रज्ञ सहमत आहेत की मायक्रोबायोम्सच्या उच्च जटिलतेमुळे ही शक्यता अद्याप लांब आहे. असे असले तरी, सध्याच्या अभ्यासांमध्ये कीटक नियंत्रण, वनस्पतींची वाढ वाढवणे आणि पशुवैद्यकीय रोगांचे निदान करण्यासाठी अनेक अनुप्रयोग असू शकतात. 

अनुवांशिकरित्या इंजिनियर केलेल्या मायक्रोबायोम्सचे परिणाम

एकाधिक वातावरणात मायक्रोबायोमच्या यशस्वी अनुवांशिक अभियांत्रिकीच्या व्यापक परिणामांमध्ये हे समाविष्ट असू शकते:

• CRISPR सारख्या जनुक-संपादन साधनांमध्ये वाढलेले संशोधन.
• विशिष्ट कार्यांसाठी अधिक अनुकूल असलेल्या जीवाणूंचे नवीन प्रकार तयार करून जैवइंधन, अन्न आणि इतर उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी नवीन शक्यता उघडणे.
• अँटिबायोटिक्सचा कमी वापर जे जीवाणूंना बिनदिक्कतपणे लक्ष्य करतात. 
• वैयक्तिक औषध आणि निदानामध्ये वाढलेली रुची, जिथे उपचार एखाद्या व्यक्तीच्या आतड्याच्या मायक्रोबायोमवर आधारित सानुकूलित केले जातात.
• जीवाणूंच्या प्रसारामध्ये संभाव्य जोखीम ज्यामुळे इतर रोगांचे प्रमाण वाढू शकते.

विचारात घेण्यासारखे प्रश्न

• मानवी आतड्याच्या मायक्रोबायोमची जटिलता लक्षात घेता, त्याचे संपूर्ण अनुवांशिक अभियांत्रिकी लवकरच शक्य आहे असे तुम्हाला वाटते का?
• अशा प्रक्रियांचे व्यापक ऍप्लिकेशन्स किती महाग असतील असे तुम्ही भाकीत करता?