Điều khiển vi khuẩn chống lại bệnh tật

SKĐS - Đường ruột chúng ta có rất nhiều loại vi khuẩn, nhiều nhất trong các bộ phận cơ thể. Nhờ vi khuẩn mà giúp cơ thể có thể dễ dàng tiêu hóa thức ăn và duy trì sức khỏe đường ruột. Tuy nhiên, các nhà khoa học có thể điều khiển vi khuẩn để chống lại các loại bệnh tật.

15.6167

Vậy, cách nào các nhà khoa học có thể làm được điều này? Những nhà nghiên cứu vừa công bố hàng loạt cảm biến, thiết bị chuyển mạch bộ nhớ, và các mạch, nó giúp mã hóa các vi khuẩn đường ruột phổ biến trong cơ thể. Những thuật toán cơ bản cho phép vi khuẩn cảm nhận, ghi nhớ, đáp ứng các tín hiệu trong ruột.

Các kỹ sư sinh học đang tạo ra một bộ công cụ để thiết lập hệ thống vi khuẩn mà các bác sĩ có thể nhìn nhận các sinh vật nhỏ bé để chẩn đoán, giám sát, thậm chí chữa trị bệnh viêm ruột, ung thư ruột kết.

Vi khuẩn có ích sống bên trong hệ tiêu hóa của chúng ta, thường thay đổi hàng ngày, nhờ đó cho phép các nhà khoa học lập trình để giám sát và cuối cùng chữa trị các loại bệnh ung thư, trong đó có cả rối loạn hệ miễn dịch.

Các nhà nghiên cứu trước đây cũng đã xây dựng các mạch di truyền bên trong mẫu khuẩn E. coli. Tuy nhiên, chủng loại này được tìm thấy ở mức rất thấp trong ruột của con người- theo Timothy Lu, Giáo sư về Kỹ thuật sinh học, điện & khoa học máy tính, người đứng đầu cuộc nghiên cứu cùng với Christopher Voigt, giáo sư kỹ thuật sinh học tại MIT.

“Chúng tôi muốn nghiên cứu các chủng như B. thetaiotaomicron, chúng hiện diện trong ruột ở rất nhiều người với mức độ dồi dào, ổn định trong thời gian dài "- Lu nói.

Nhóm nghiên cứu đã phát triển các bộ phận di truyền có thể được sử dụng để lập trình mô tả gene vi khuẩn một cách chính xác.

Các nhà khoa học cũng có thể sử dụng các phụ gia như đường, cho vi khuẩn ăn, sau đó điều khiển chúng-nhà khoa học Voigt nhấn mạnh.

 

Ruột con người có nhiều vi khuẩn, trong đó có nhiều loại có ích

“Trí nhớ vi khuẩn”

Các vi khuẩn khi được lập trình, sẽ ghi nhớ thông tin và thông báo ra ngoài những cảm nhận về bệnh lý ở trong ruột, bao gồm các tín hiệu về chảy máu và viêm sưng. Để kích hoạt chúng làm điều trên, các nhà nghiên cứu trang bị cho B. thetaiotaomicron một thể thức trí nhớ di truyền. Các nhà khoa học cũng đã sử dụng một loại protein được gọi là recombinases, có thể ghi thông tin vào DNA của vi khuẩn bằng cách nhận ra địa chỉ cụ thể của DNA và đảo ngược hướng của chúng.

Các nhà nghiên cứu cũng đã thực hiện một công nghệ gọi là can thiệp CRISPR, có thể được dùng để kiểm soát gene nào mở, đóng trong vi khuẩn.

Sử dụng công nghệ trên cho phép các nhà khoa học điều chỉnh khả năng của B. thetaiotaomicron nhằm tiêu thụ một chất dinh dưỡng cụ thể và ngăn ngừa bị giết bởi một kháng thể.

Các nhà khoa học đã chứng minh rằng, việc thiết lập các công cụ di truyền và chuyển mạch của họ để đưa vào trong B. thetaiotaomicron sau đó cấy vào ruột của những con chuột, thấy rằng, khi những con chuột được cho ăn đúng thức ăn, vi khuẩn có thể nhớ những gì chuột đã ăn.

Chúng ta có thể điều khiển vi khuẩn để ngừa bệnh tật

Các nhà nghiên cứu hiện có kế hoạch mở rộng việc ứng dụng của họ với các loài vi khuẩn khác nhau. Vi khuẩn trong ruột vốn thay đổi ở mỗi người, điều này có nghĩa là, có loài chiếm ưu thế ở người này nhưng lại không có ở người khác. "Chúng tôi mong muốn mở rộng công cụ di truyền đến một loạt các vi khuẩn, chúng là sinh vật quan trọng trong ruột người”-Lu nói.

Khái niệm sử dụng vi khuẩn để cảm nhận và phản ứng với các dấu hiệu của bệnh cũng có thể được sử dụng ở những bộ phận khác trong cơ thể-nhà khoa học cho biết thêm. Ngoài ra, các mạch điện toán di truyền tiên tiến có thể được tạo ra dựa trên bộ công cụ di truyền ở nhóm vi khuẩn để nâng cao hiệu suất trong chẩn đoán và điều trị bệnh.

Ví dụ, khi chúng ta muốn có độ nhạy và độ đặc hiệu cao khi chẩn đoán bệnh bằng vi khuẩn - Lu nói. "Để đạt được điều này, các nhà khoa học có thể tạo ra vi khuẩn nhằm phát hiện nhiều chỉ dấu sinh học, và chỉ kích hoạt phản ứng khi tất cả chúng hiện diện."

Nguyễn Hưng ( Theo Science daily)

 

0--1

Liên hệ xóa tin: [email protected]