4 اوت 2022- دانشمندان مدتهاست که سعی کرده اند باکتری های دستکاری شده ژنتیکی را برای درمان بیماری ها، وارد روده کنند. در گذشته، این تلاش‌ها بر مهندسی سویه‌های آزمایشگاهی رایج E. coli متمرکز شده بود، که نمی‌توانند با باکتریهای بومی روده که به خوبی با میزبان خود سازگار هستند، رقابت کنند. اکنون، گروهی از محققان باکتریهای E. coli را که از میکروبیوم‌های روده انسان و موش استخراج کرده و پس از دستکاری ژنتیکی مورد نظر به روده ی میزبان بازگرداندند. آنها نشان دادند که این روش پتانسیل درمان بیماری‌هایی مانند دیابت را دارد. یافته های آنها در مجله Cell منتشر گردید.
دکتر امیر زرین پر، محقق ارشد این مطالعه و متخصص گوارش در UC San Diego Health توضیح داد: میکروبیوم روده بسیار پویا است و دائماً در حال تغییر است و این موضوع شرایط را برای باکتری های غیربومی سخت تر می کند. برای باکتری‌هایی که قبلاً هرگز در داخل بدن یک پستاندار زندگی نکرده‌اند، چالش برانگیز است که اکنون با این همه شرایط سخت که برای جلوگیری از نفوذ باکتریهای مهاجم به جنگل میکروبیوم روده طراحی شده‌اند، مدت زیادی زنده بمانند.
این گروه با مهندسی مستقیم E. coli جمع آوری شده از میزبان، راه حلی برای این مشکل ابداع کردند. دکتر زرین پر می‌گوید: باکتریهای موجود در بدن ما به‌طور خاص با هر یک از ما بر اساس نوع غذاهایی که می‌خوریم، استرس‌های رایجی که بدن ما تجربه می‌کند یا ایجاد می‌کند و زمینه ژنتیکی ما سازگار هستند. این محیط دائماً در نوسان، برای آنها طبیعی است. این یک مزیت بزرگ برای باکتری های بومی است و آنها را به کاندیدهایی ایده آل برای مهندسی و دستکاری ژنتیکی تبدیل می کند.
او افزود: ما این باکتری ها را به نحوی مهندسی کردیم تا به کارخانه هایی تبدیل شوند که بتوانند در میکروبیوم ما زندگی کنند و به طور بالقوه دارو تولید کنند. ما می دانیم که E. coli می تواند ژن های بیماری زا را بگیرد و باعث بیماری شود، و اکنون تازه متوجه شده ایم که اگر یک ژن مفید را وارد این باکتری کنیم، می تواند به ما در درمان بیماری های مزمن کمک کند، شاید حتی بتوانیم برخی از آنها را درمان کنیم.
محققان ابتدا نمونه های مدفوع را از میزبان جمع آوری کردند و E. coli را برای اصلاحات بیشتر استخراج نمودند. دکتر زرین پر گفت: ما به باکتریها می گوییم که ما به شما یک قدرت جدید فوق العاده می‌دهیم که ممکن است خودتان از آن بهره‌ای نبرند، اما شما را دوباره به محیطی که در آن رشد می‌کنید، برمی‌گردانیم.
قدرت فوق العاده ای که تیم به این باکتری های خاص داده است، پروتئینی به نام هیدرولاز نمک صفراوی[1] (BSH) است. پس از یک بار تلقیح این باکتریها به موش ها، E. coli با BSH در کل روده موش ها یافت شد و آنها فعالیت BSH خود را برای تمام طول عمر میزبان حفظ کردند. این گروه همچنین نشان داد که فعالیت BSH می‌تواند بر جلوگیری از پیشرفت دیابت در موش‌ها تأثیر مثبت بگذارد.
این یک پیشرفت قابل توجه نسبت به درمان‌های مشابه با سویه‌های آزمایشگاهی غیربومی باکتریهای مهندسی‌شده است، که اغلب برای دستیابی به نتیجه ی مطلوب به بیش از یک بار درمان نیاز است چرا که به اندازه ی E. coli بومی، در روده میزبان باقی نمی مانند.
علاوه بر تاثیر موفقیت آمیز بر دیابت در موش ها، این گروه همچنین توانست اصلاحی مشابه با E. coli استخراج شده از روده انسان ایجاد کند.
در حالی که آنها نتایج قابل توجهی را نشان داده اند، مهندسی باکتری های بومی با مجموعه دیگری از چالش ها همراه است. دکتر زرین پر می‌گوید: باکتریهای بومی در برابر تغییرات بسیار مقاوم هستند، این بخشی از مکانیسم دفاعی ذاتی آنهاست. داده‌های آنها نشان می‌دهد که نرخ موفقیت قرار دادن یک ژن در یک باکتری بومی، حدود 100 برابر کمتر از قرار دادن همان ژن در باکتریهای سویه آزمایشگاهی است، اما زرین‌پر و تیمش در حال بهینه‌سازی این فرآیند هستند. دکتر زرین پر می‌گوید: ابزارهای جدید مهندسی ژنتیک در حال حاضر به ما امکان می‌دهد این باکتریها را به طور مؤثرتری مهندسی کنیم.
این گروه در حال برنامه ریزی برای استفاده از این فناوری برای یافتن راه هایی برای درمان بیماری های بیشتری هستند. دکتر زرین پر می گوید: ما رویاهای بزرگی داریم. این فناوری چیزی است که به طور بالقوه می تواند کاربرد میکروبیوم درمانی را برای تأثیرگذاری بر بسیاری از بیماری های مزمن و ژنتیکی مختلف باز کند.
منبع:
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220804130603.htm