بیش از ۱۰۰۰ گونه از باکتری‌ها در روده انسان شناخته‌شده‌اند. تنوع زیاد میکربیوم‌ها بر سلامت و بیماری نقش بسزایی دارد. ازآنجایی که باکتری‌ها در آزمایشگاه‌های علمی به‌طور ژنتیکی مهندسی‌شده‌اند، امکان تغییر و ارتقا در ژن‌های روده ما وجود دارد. بااین‌حال چگونگی ارتباط سویه‌های مختلف با یکدیگر و اینکه آیا ایجاد راه‌های مختلف سیگنالینگ اجازه انتقال اطلاعات بین آن‌ها را می‌دهد کمی ناشناخته است.
محققان موفق به طراحی یک سیستم انتقال سیگنال ژنتیکی شده‌اند که در آن یک سیگنال مولکولی توسط باکتری سالمونلا تایفیموریوم در پاسخ به یک نشانه محیطی توسط E. coli در روده یک موش دریافت و ثبت می‌شود. این حالت آن‌ها را به “میکروبیوم مصنوعی” متشکل از باکتری‌ها برای انجام عملکردهای مشخص نزدیک می‌کند.
برای بهبود سلامت انسان از طریق باکتری‌های روده‌ای مهندسی شده، ابتدا باید متوجه چگونگی ارتباط باکتری‌ها شویم. در برخی از گونه‌های باکتریایی بنام “quorum sensing”، باکتری‌ها مولکول‌های سیگنال را ارسال و دریافت می‌کنند که بیانگر چگالی کلی کلونی‌های باکتریایی است و بیان بسیاری از ژن‌های دخیل در فعالیت‌های گروه را تنظیم می‌کند. نوع خاصی از quorum sensing که به‌عنوان acyl-homoserine lactone) acyl-HSL) شناخته می‌شود، در روده پستانداران مشاهده نمی‌شود.
محققان دو مدار ژنتیکی مختلف را به کلونی‌های متفاوتی از باکتری E.Coli معرفی کردند: یک مدار “سیگنال” و یک مدار “پاسخ‌دهنده”. مدار سیگنال شامل یک نسخه از یک ژن به نام luxI است که توسط anhydrotetracyclin) ATC) روشن می‌شود و یک مولکول سیگنالینگ quorum sensing را تولید می‌کند. هنگامی‌که مولکول سیگنالینگ به مدار پاسخ‌دهنده متصل می‌شود، یک ژن به نام Cro برای تولید پروتئین Cro فعال می‌شود که بعدا به‌عنوان عنصر حافظه عمل می‌کند. این عنصر دو ژن LacZ و یک Cro بیان می‌کند. بیان LacZ موجب آبی‌رنگ شدن باکتری می‌شود که تأییدی بر دریافت مولکول سیگنال است. محققان دریافتند این سیستم در E.Coli و تایفیموریوم عمل می‌کند.
مهندسی ژنتیک چندین نسخه از یک ژن را به ژنوم باکتریایی از طریق پلاسمیدها معرفی می‌کند که بار متابولیک را بر باکتری مهندسی‌شده ایجاد می‌کند و باعث می‌شود که باکتری‌های دیگر در میزبان به‌راحتی از بین بروند. هدف محققان ایجاد یک میکروبیوم مصنوعی با گونه باکتری‌های کامل یا مهندسی‌شده در روده است که هرکدام دارای یک عملکرد تخصصی ازجمله کشف و درمان بیماری‌ها، تولید مولکول‌های مفید، بهبود هضم و… هستند.
☑ لینک خبر
