Mikrobioma e inxhinieruar gjenetikisht: Modifikimi i baktereve për shëndetin

• Author:
• Emri i autorit

  Parashikimi Kuantumrun
• March 8, 2023

Mikrobioma përbëhet nga mikroorganizma në një mjedis të caktuar. Modifikimi gjenetik i mikrobiomës mund të ndihmojë në shtypjen ose shfaqjen e tipareve të caktuara dhe të ofrojë terapi, duke gjetur aplikime të ndryshme praktike në sektorët e bujqësisë, shëndetësisë dhe mirëqenies.

Konteksti i mikrobiomit i modifikuar gjenetikisht

Mikrobioma e zorrëve, bashkësia e mikroorganizmave në zorrën e njeriut, luan një rol të rëndësishëm në shëndetin. Hulumtimet e fundit kanë treguar se mikrobioma e zorrëve mund të ndikojë në sëmundjet autoimune, diabetin, kancerin, sëmundjet kardiovaskulare, Parkinsonin, Alzheimerin, sklerozën e shumëfishtë dhe madje edhe depresionin. Megjithatë, ekuilibri i këtij ekosistemi delikat mund të prishet nga faktorë të ndryshëm si dieta dhe antibiotikët, duke e bërë të vështirë rikthimin e tij. 

Disa studiues po kërkojnë modifikimin gjenetik të mikrobiomave për të rritur shanset e tyre për mbijetesë dhe përshtatshmëri. Për shembull, shkencëtarët në Universitetin A&M të Teksasit përdorën marrëdhënien simbiotike të një bakteri, E. coli, dhe një krimbi të rrumbullakët për të inxhinieruar gjenetikisht mikrobiomën e krimbit në vitin 2021. Ata vunë re se kur gjenet që shtypin fluoreshencën u futën në plazmidin e E. coli, krimbat që e konsumonin do të ndalonin së shfaquri fluoreshencë. Në të njëjtin vit, shkencëtarët në Universitetin e Kalifornisë në San Francisko ngarkuan me sukses viruset e gjuetisë së baktereve me sistemin e redaktimit të gjeneve CRISPR për të fshirë kromozomet brenda E. coli.

Në vitin 2018, studiuesit në Shkollën Mjekësore të Harvardit punuan për t'i bërë bakteret të komunikojnë për t'i koordinuar dhe kontrolluar ato në harmoni. Ata prezantuan qarqet gjenetike sinjalizuese dhe reaguese për të lëshuar dhe zbuluar një kuorum të përbërë në dy lloje bakteresh. Kur minjtë u ushqyen me këto baktere, zorrët e të gjithë minjve shfaqnin shenja të transmetimit të sinjalit, duke konfirmuar komunikimin e suksesshëm të baktereve. Qëllimi mbetet krijimi i një mikrobiome sintetike me baktere të krijuara në zorrën e njeriut që janë efikase në komunikimin mes tyre gjatë kryerjes së funksioneve të tyre. 

Ndikim shkatërrues 

Eksplorimi i potencialit të përdorimit të teknikave të modifikimit të gjeneve për të manipuluar mikrobiomën e zorrëve mund të adresojë çekuilibrat që kontribuojnë në çështje të ndryshme shëndetësore. Për shembull, më shumë kërkime mund të zbulojnë dhënien e terapisë për të korrigjuar çekuilibrat bakterialë brenda zorrëve komplekse të njeriut. Duke inxhinieruar gjenetikisht bakteret e njohura si të dobishme për shëndetin e zorrëve, shkencëtarët mund të krijojnë trajtime të reja për çrregullime të ndryshme të lidhura me zorrët, duke përfshirë sëmundjen inflamatore të zorrëve, sindromën e zorrës së irrituar dhe madje edhe obezitetin. Gjithashtu lejon metoda më të reja të trajtimit të diabetit për shkak të çekuilibrave hormonalë. 

Një arsye pse bakteret janë më të lehta për t'u manipuluar gjenetikisht është për shkak të përbërjes së tyre të ADN-së. Këta organizma të vegjël kanë pjesë të ADN-së të quajtura plazmide, përveç elementeve kryesore të ADN-së të quajtur kromozome. Plazmidet mund të bëjnë kopje të vetvetes dhe të kenë më pak gjene se kromozomet, duke i bërë më të lehtë ndryshimin e tyre me mjete gjenetike. Në mënyrë të veçantë, pjesët e ADN-së nga organizma të tjerë mund të futen në plazmidet e baktereve.

Kur plazmidet bëjnë kopje të vetvetes, ato gjithashtu bëjnë kopje të gjeneve të shtuara, të quajtura transgjene. Për shembull, nëse një gjen njerëzor për prodhimin e insulinës i shtohet një plazmidi, pasi bakteret bëjnë kopje të plazmidit, ai gjithashtu krijon më shumë kopje të gjenit të insulinës. Kur përdoren këto gjene, ai prodhon më shumë insulinë. Megjithatë, shkencëtarët pajtohen se kjo mundësi është ende shumë larg për shkak të kompleksitetit të lartë të mikrobiomave. Megjithatë, studimet aktuale mund të kenë gjithashtu disa aplikime në kontrollin e dëmtuesve, rritjen e rritjes së bimëve dhe diagnostikimin e sëmundjeve veterinare. 

Implikimet e mikrobiomeve të modifikuara gjenetikisht

Implikimet më të gjera të inxhinierisë gjenetike të suksesshme të mikrobiomës brenda mjediseve të shumta mund të përfshijnë:

• Rritja e kërkimit në mjetet e modifikimit të gjeneve, si CRISPR.
• Hapja e mundësive të reja për prodhimin e biokarburanteve, ushqimit dhe produkteve të tjera duke krijuar lloje të reja bakteresh më të përshtatshme për detyra specifike.
• Përdorimi i reduktuar i antibiotikëve që synojnë bakteret pa dallim. 
• Rritje e interesit për mjekësinë dhe diagnozën e personalizuar, ku trajtimet personalizohen bazuar në mikrobiomën e zorrëve të një personi.
• Rreziqe të mundshme në përhapjen e baktereve që mund të rrisin shfaqjen e sëmundjeve të tjera.

Pyetje që duhen marrë parasysh

• Duke pasur parasysh kompleksitetin e mikrobiomës së zorrëve të njeriut, a mendoni se inxhinieria e plotë gjenetike e tij është e mundur së shpejti?
• Sa të kushtueshme parashikoni të jenë aplikimet e përhapura të proceseve të tilla?