باکتری مهندسی شده

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
Alborz Omidi sh

نام: البرز امیدی شاه آباد

عضویت : یک‌شنبه ۱۴۰۰/۶/۱۴ - ۱۴:۰۲


پست: 102

سپاس: 39

جنسیت:

باکتری مهندسی شده

پست توسط Alborz Omidi sh »

موضوع مقاله: ابر باکتری مهندسی شده (PEB)

نویسنده : البرز امیدی شاه آباد


نظر سنجی :
دکتر مگان هاچسترچرستر «متخصص ژنتیک آمریکایی» :. I personally think it's most interesting to think about what could realistically be done in bacterial engineering. What problems could we solve? What challenges might researchers face?


چکیده : عموماً در جوامع علمی ابر باکتری ها را به عنوان سوپرباگ مینامند. اما سوپر باگ ها در واقع باکتری هایی هستند که در برابر آنتی بیوتیک ها مثل پنی سیلین مقاومت نشان می دهند. اما در این مقاله کوچک منظور از ابر باکتری با مفهوم دیگر آن در تضاد است ! مفهوم این ابر باکتری چیست؟


مقدمه : گروهی از دانشمندان طی یک پروژه در حال بررسی با یک باکتری خطرناک به نام کلستریدیوم دیفیسیل تست سالانه جان حداقل ۲۸ هزار نفر را می گیرد آشنا شدند!
دانشمندان سراسر جهان به طور جدی در حال تلاش برای بهبود درک شان از این ابر باکتری هستند. این پاتوژن بسیار مسری در مراکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌های آمریکا به عنوان یکی از پنج تهدید فوری برای سیستم مراقبت‌های بهداشتی ایالات متحده در نظر گرفته شده است. این باکتری یکی از انواع باکتری های گرم مثبت، اسپورساز و بی هوازی است.
عفونت روده بزرگ با باکتری گرم مثبت کلستریدیوم دیفیسیل به طور بالقوه تهدید حیات و زندگی است.

با توجه به کووید ۱۹ تحمل یک بیماری خطرناک تر بسیار آزار دهنده تر است و انتخاب طبیعی را برای انسان و یا هر گونه دیگر سخت تر و کشنده تر می کند!

اما

اگر یک ایده که به اندازه فیلم انتقام جویان حماسی و جالب باشد بتواند نسل بشر را از این مشکل بزرگ دور کند، شاید کمی غیر منتظره به نظر برسد. اما این یک موضوع غیر ممکن نیست!
یک ابر باکتری مفید در برابر یک ابر باکتری مضر!
و اینجاست که PEB خلق می‌شود!
هدف این مقاله شرح ایده هایی است که بتواند برای به وجود آمدن یک ابر باکتری مفید کارساز باشد.

روش تحقیق :

مواد و روشها : بررسی مقالات و کتاب های مختلف، شناخت باکتری‌ها و ژنها و مواد مختلف و و ربط دادن آنها به هم.


ساخت یک باکتری که بتواند درصدی بالا از بیماریها را درمان کند و بتواند برخی از نیازهای روزانه انسان ها را انجام دهد از روزگار قدیم یکی از موضوعات مورد علاقه مهندسان ژنتیک بوده.
من سعی دارم تا در این مقاله ایده های خود در مورد این باکتری و نیازهای بشریت را در حد تئوری، شرح بدهم.


‏کریسپر
کریسپر یکی از تکنولوژی های جدید برای اصلاح dna ژنوم موجودات است که توسط جنیفر دودنا و امانوئل شارپنتیه کشف شد. با توجه به تحقیقات وجود این ماده در ژنوم باکتری ها آنها را در برابر ویروس ها مقاوم می سازد! برای مثال اگر یک باکتری دارای مقداری کریسپر در ژنوم خود باشد می‌تواند نقطه ای از بدن را که مورد حمله ویروس قرار گرفته شده را شناسایی کند و با استفاده از ژنوم خودش، ویروس ها را غیرفعال سازد!
وجود کریسپر برای یک ابر باکتری مفید که بتواند یک تنه مقدار وسیعی از ویروس ها را حریف باشد بسیار ضروری است.



در مهندسی ژنتیک فاکتور شانس حذف شده و می توانیم صفاتی را که مورد نظر داریم ژنوم موردنظر القا کنیم. می‌توانیم باکتری را بسیار در برابر ویروس ها مقاوم سازیم.

برخی گیاهان تراریخته وجود دارند تا سمی باشند که به آنها گیاهان BT میگوییم. این گیاهان با داشتن یک ژن از باکتری باسیلوس تورنجینسس می‌توانند برای آفات و حشرات به عنوان یک سم عمل کنند!
اما نکته مهم این است که این ژن تنها برای آفات نوعی سم به حساب می آید و برای انسان ها و دیگر جانوران هیچ ضرری ندارد.
دقیقا مانند شکلات که برای سگ ها خطرناک است و برای انسان ها بسیار خوشمزه (هر چند که من به شکلات حساسیت دارم😂)

با توجه به افزایش جمعیت روز افزون انسان‌ها و کمبود مواد غذایی برای این حجم از شکم های گرسنه، باید راهی برای افزایش محصولات غذایی یافت. پس گیاهان تراریخته می توانند راهی برای این باشند که محصولات غذایی بیشتر شوند. مخالفت ها با محصولات تراریخته تنها از سر تعصب و نداشتن اطلاعات کافی و توهم توطئه است است و هیچ مبنای علمی ندارد.
استخراج یک ژن از یک باکتری هر چند امروزه بسیار آسان است اما شاید کمی زمانبر باشد در صورتی که یک باکتری با خاصیت تولید مثل می تواند در بیست دقیقه یک باکتری دیگر با هم این ژن را به وجود بیاورد.


پس علاوه بر کریسپر وجود ژن آفت کش هم برای این باکتری قدرتمند ضروری است.

به گفته زیست شناسان مطالعات قبلی نشان داده است که عفونت کلستریدیوم دیفیسیل با فراوانی بالای اسیدهای صفراوی ثانویه که برای این باکتری در محیط های آزمایشگاهی سمی هستند و یک ارتباط بسیار قوی دارد. این مولکول های کوچک توسط یک میکروبیوم از روده سالم حاصل از اسید های صفراوی اولیه که در کبد سنتز می شوند تولید می شوند. دانشمندان مدتهاست که این مولکول های کوچک را به عنوان محافظ آن کلیدی در جلوگیری از عفونت کلستریدیوم دیفیسیل شناختند.

اما یک نکته بسیار مهم این است که در کمال تعجب موش های کلونیزه شده با کمک باکتری های c.leptum، برابر کلستریدیوم دیفیسیل مقاومت نشان می‌دهند و این درحالی است که اسیدهای صفراوی ثانویه تولید نمی کنند.

احتمالاً وجود یک ژن در باکتری c.leptum باعث شده که موش ها در برابر بیماری مقاوم باشند.
پس با شناسایی این ژن و جایگذاری آن در ژنوم باکتری مورد نظر خود که قرار است آن را مهندسی کنیم یک ژن دیگه هر ژن های باکتری جدید افزوده ایم.

بتالاکتام بخشی از ساختار دیواره باکتری هاست. پنی سیلین ها و آنتی بیوتیک ها دارای آنزیم بتالاکتاماز هستند که باعث از بین رفتن حلقه بتالاکتام باکتریهای بیماری‌زا می شود.
دانلود بتالاکتام برای باکتری هایی بیماری زا هستند یک امر مفید است اما برای ما انسان ها بسیار مضر است.
پس باکتری مورد نظر ما باید دارای ژن blaox-2 باشد که باعث تولید بتالاکتاماز در باکتریها می شود. با وجود این ژن و تولید بتالاکتاماز باکتری مهندسی شده ما می‌تواند بتالاکتام باکتری های مضر را از بین ببرد ‌
وجود ژن انسولین که در انسولین های باکتریایی قابل تشخیص است برای این باکتری یک امر بسیار ضروری است چرا که می‌تواند راهکاری برای مهار انسولین باشد. هرچند که این ایده قبلاً در باکتری E.coli انجام شده اما این فقط برای یک قابلیت بود. این قابلیت به همراه قابلیت های مفید دیگر می تواند یک شاهکار هنری-علمی باشد

آنچه انجام می دهیم : یکی از معروف ترین و مفید ترین باکتری های شناخته شده، باکتری E.coli است. این باکتری در روده انسان زندگی میکند.
اعمالی که ذکر خواهد شد تنها در سطح تئوری می باشد.
در ابتدا کافیست که باکتری مورد نظر و پایه را در محیط کشت آگار برای مدتی پرورش دهیم تا بتواند و اندازه کافی رشد کند.
بعد از اینکه باکتری به اندازه کافی رشد کرد، به کمک تکنولوژی هایی از قبیل کریسپر، ژن های مورد نظر را با ژن های آن ادغام می کنیم.

بعد از اینکه ژنوم باکتری توانست با ژن های جدید انتخاب طبیعی پیدا کند، آن را با ظرافت هر چه تمام تر به محیط کشت جدید انتقال میدهیم.
بعد از این که باکتری جدید در محیط کشت پرورش یافت، از اصول چهارگانه رابرت کخ کمک می‌گیریم.

این آزمایش جهت مطمئن شدن از بی خطر و بی ضرر بودن باکتری جدید است. هرچند که دو مرحله ابتدایی این آزمایش انجام شده اما مرحله های سوم و چهارم آزمایش باید انجام شود تا بتوان از باکتری جدید اطمینان خاطر حاصل کرد.

مقداری از آن را به یک موجود سالم تزریق می کنیم. برای مثال رابرت کخ همین کار را روی خرگوش انجام داد🐰🐇

در پایان درصورتی که خرگوش بیمار شده بود (که امیدواریم این اتفاق نیفتد) می‌توانیم بفهمیم که این باکتری خطرزا است. اما در صورتی که خرگوش سالم و سرحال ماند، تبریک میگویم! آزمایش با موفقیت به پایان رسید!


نتیجه گیری : با کمک کریسپر ژن های مختلف مانند ژنهای گیاهان BT، می توان یک باکتری همه فن حریف را به وجود آورد که هم بتواند با ویروسها مقابله کند و آنان را خنثی سازد و بتواند دیگر میکروب های بیماری زا را شکست دهد، حتی بتواند غذای بیشتری تولید کند و به افراد دیابتی برای انسولین سازی کمک کند!


سپاسگزاری : با تشکر فراوان از Dr. Megan Hochstrasser به دلیل مشاوره و کمک به من در هنگام نوشتن مقاله.


منابع :
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4975809/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27158839/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK431054/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30945014/
پژوهشگر زیست شناسی تکاملی 🦖

ارسال پست