Mikrobiome iliyotengenezwa kwa vinasaba: Kurekebisha bakteria kwa afya

• mwandishi:
• mwandishi jina

  Mtazamo wa Quantumrun
• Machi 8, 2023

Microbiome ina microorganisms katika mazingira fulani. Kurekebisha chembe hai kunaweza kusaidia kukandamiza au kuonyesha sifa fulani na kutoa matibabu, kutafuta matumizi mbalimbali ya vitendo katika sekta ya kilimo, afya na ustawi.

Muktadha wa mikrobiome ulioundwa kijenetiki

Mikrobiomi ya utumbo, jamii ya vijidudu kwenye utumbo wa binadamu, ina jukumu kubwa katika afya. Utafiti wa hivi majuzi umeonyesha kuwa microbiome ya utumbo inaweza kuathiri magonjwa ya autoimmune, kisukari, saratani, ugonjwa wa moyo na mishipa, Parkinson, Alzheimer's, sclerosis nyingi, na hata unyogovu. Hata hivyo, uwiano wa mfumo huu wa ikolojia dhaifu unaweza kusumbuliwa na mambo mbalimbali kama vile chakula na viuavijasumu, na hivyo kufanya iwe vigumu kurejesha. 

Watafiti kadhaa wanatafuta microbiomes za kurekebisha vinasaba ili kuongeza nafasi zao za kuishi na kubadilika. Kwa mfano, wanasayansi katika Chuo Kikuu cha Texas A&M walitumia uhusiano wa symbiotic wa bakteria, E. koli, na minyoo ya pande zote kutengeneza vinasaba microbiome ya minyoo mwaka wa 2021. Waligundua kuwa jeni zinazokandamiza fluorescence zilipoingizwa kwenye plasmid ya E. koli, minyoo iliyoitumia ingeacha kuonyesha umeme. Mwaka huo huo, wanasayansi katika Chuo Kikuu cha California San Francisco walifaulu kupakia virusi vya kuwinda bakteria kwa mfumo wa kuhariri jeni wa CRISPR ili kufuta kromosomu ndani ya E. koli.

Huko nyuma mnamo 2018, watafiti katika Shule ya Matibabu ya Harvard walifanya kazi kufanya bakteria kuwasiliana ili kuratibu na kudhibiti kwa maelewano. Walianzisha saketi za kijeni za kiashiria na kiitikiaji ili kutoa na kugundua akidi ya kiwanja katika aina mbili za bakteria. Panya walipolishwa bakteria hizi, matumbo ya panya wote yalionyesha ishara za maambukizi ya ishara, kuthibitisha mawasiliano yenye mafanikio ya bakteria. Kusudi linabakia kuunda microbiome ya syntetisk na bakteria iliyoundwa kwenye utumbo wa binadamu ambayo ni bora katika kuwasiliana kati yao wenyewe wakati wa kufanya kazi zao. 

Athari ya usumbufu 

Kuchunguza uwezekano wa kutumia mbinu za uhariri wa jeni ili kuendesha microbiome ya utumbo kunaweza kushughulikia usawa unaochangia masuala mbalimbali ya afya. Kwa mfano, utafiti zaidi unaweza kugundua utoaji wa matibabu ili kurekebisha usawa wa bakteria ndani ya utumbo changamano wa binadamu. Kwa bakteria wa uhandisi wa vinasaba wanaojulikana kuwa na manufaa kwa afya ya utumbo, wanasayansi wanaweza kuunda matibabu mapya kwa matatizo mbalimbali yanayohusiana na utumbo, ikiwa ni pamoja na ugonjwa wa kuvimba kwa utumbo, ugonjwa wa tumbo na hata kunenepa sana. Pia inaruhusu mbinu mpya za matibabu ya ugonjwa wa kisukari kutokana na kutofautiana kwa homoni. 

Sababu moja kwa nini bakteria ni rahisi kudhibiti vinasaba ni kwa sababu ya muundo wao wa DNA. Viumbe hawa wadogo wana vipande vya DNA vinavyoitwa plasmidi pamoja na vipengele vikuu vya DNA vinavyoitwa kromosomu. Plasmidi zinaweza kutengeneza nakala zao zenyewe na kuwa na jeni chache kuliko kromosomu, na kuifanya iwe rahisi kubadilika kwa zana za kijeni. Hasa, vipande vya DNA kutoka kwa viumbe vingine vinaweza kuwekwa kwenye plasmidi za bakteria.

Wakati plasmidi hufanya nakala zao wenyewe, pia hufanya nakala za jeni zilizoongezwa, zinazoitwa transgenes. Kwa mfano, ikiwa jeni la binadamu la kutengeneza insulini linaongezwa kwenye plasmid, bakteria wanapotengeneza nakala za plasmid, pia huunda nakala zaidi za jeni la insulini. Jeni hizi zinapotumiwa, hutoa insulini zaidi. Walakini, wanasayansi wanakubali kwamba uwezekano huu bado uko mbali kwa sababu ya ugumu wa juu wa microbiomes. Hata hivyo, tafiti za sasa zinaweza pia kuwa na matumizi kadhaa katika kudhibiti wadudu, kuimarisha ukuaji wa mimea, na kutambua magonjwa ya mifugo. 

Athari za vijiumbe vyenye vinasaba

Athari pana za uhandisi wa kijenetiki uliofaulu wa mikrobiome ndani ya mazingira mengi inaweza kujumuisha:

• Kuongezeka kwa utafiti katika zana za kuhariri jeni, kama vile CRISPR.
• Kufungua uwezekano mpya wa kuzalisha nishati ya mimea, chakula, na bidhaa zingine kwa kuunda aina mpya za bakteria zinazofaa zaidi kwa kazi maalum.
• Kupunguza matumizi ya viuavijasumu ambavyo vinalenga bakteria bila kubagua. 
• Kuongezeka kwa hamu ya matibabu ya kibinafsi na utambuzi, ambapo matibabu yanabinafsishwa kulingana na microbiome ya matumbo ya mtu.
• Hatari zinazowezekana katika kuenea kwa bakteria ambazo zinaweza kuongeza tukio la magonjwa mengine.

Maswali ya kuzingatia

• Kwa kuzingatia ugumu wa microbiome ya utumbo wa binadamu, unafikiri uhandisi wake kamili wa chembe za urithi utawezekana hivi karibuni?
• Je, unatabiri matumizi makubwa ya michakato kama hii kuwa ya gharama gani?