میکروب‌های مخمری: نوآوری در رسانۀ هدفمند داروها

تحولی در مهندسی مخمرها برای بهبود درمان‌های شخصی

محققان از مدرسه پزشکی یانگ لو لین (NUS Medicine) روش نوآورانه‌ای برای مهندسی مخمر (Saccharomyces cerevisiae) توسعه داده‌اند که می‌تواند جوامع میکروبی را ایجاد کند تا وظایف پیچیده‌ای را انجام دهند و ترکیب خود را در پاسخ به سیگنال‌های خارجی تنظیم کنند. با بازبرنامه‌ریزی نحوه تغییر نوع سلول‌های مخمر، این تیم توانسته است این میکروارگانیسم‌ها را به گروه‌های همکاری‌کننده تبدیل کند که می‌توانند وظایف پیچیده‌ای را انجام دهند و ترکیب خود را بر اساس سیگنال‌های خارجی تنظیم نمایند.

این سلول‌های مخمر مهندسی‌شده پتانسیل بالایی برای تحول در بهداشت شخصی دارند، زیرا قادرند درمان‌های سفارشی را ارائه دهند که به وضعیت بیمار در زمان واقعی سازگار می‌شوند. این رویکرد می‌تواند منجر به درمان‌های مؤثرتر با عوارض جانبی کمتر شود و راه را برای پیشرفت‌های قابل توجهی در درمان‌های پزشکی هموار کند. همچنین، این روش به طور قابل توجهی کارایی، پایداری و مقیاس‌پذیری کاربردهای بیوتکنولوژی را افزایش می‌دهد.

بیوتکنولوژی میکروبی سنتی بیشتر بر روی ارگانیسم‌های تک‌سلولی تمرکز کرده است که این امر توانایی آن‌ها را در انجام وظایف پیچیده محدود می‌کند. تیم NUS Medicine سلول‌های مخمر را دوباره مهندسی کرده تا شبیه به اکوسیستم‌های طبیعی عمل کنند و به آن‌ها اجازه دهند به دو نوع تخصصی تقسیم شوند که به صورت هم‌افزا با یکدیگر کار می‌کنند. این جوامع میکروبی مصنوعی می‌توانند به طور خودکار ترکیب جمعیت خود را در پاسخ به محرک‌های محیطی تنظیم کنند، که آن‌ها را برای وظایف انجام شده در پزشکی دقیق و کاربردهای درمانی در روده انسان ایده‌آل می‌سازد.

سلول‌های مخمر به عنوان کارخانه‌های میکروسکوپی عمل می‌کنند که قادر به تولید ترکیبات درمانی و همچنین تجزیه مواد پیچیده به اشکال ساده‌تر و قابل استفاده هستند.

تولید هوشمند ترکیبات درمانی توسط مخمرها

مخمرها با پاسخ‌گویی به نشانه‌های بیماری — مولکول‌های کوچک که در طول بیماری در بدن تجمع می‌یابند — ساختار و فعالیت خود را تنظیم می‌کنند تا مقدار دقیقی از ترکیبات درمانی را تولید نمایند. این برنامه‌ریزی هوشمند تضمین می‌کند که مخمر تنها آنچه را که لازم است تولید می‌کند و این امر به کاهش ضایعات و افزایش دقت منجر می‌شود.

این مخمر هوشمند که به‌طور مصنوعی مهندسی شده است، می‌تواند نحوه کنترل جوامع میکروبی را برای اهداف سلامتی متحول کند. به گفته‌ی دکتر متیو چانگ، رهبر تیم تحقیقاتی و مدیر برنامه تحقیقاتی انتقالی زیست‌شناسی مصنوعی در دانشکده پزشکی NUS، این جوامع می‌توانند به‌طور مستقل به انواع مختلف سلول‌ها تقسیم شوند که با هم کار می‌کنند و این امکان را فراهم می‌آورد که وظایف را تقسیم کرده و بار کاری را به اشتراک بگذارند.

او افزود: “به عنوان مثال، در روده، این سلول‌های مخمر می‌توانند تعادل و فعالیت خود را بر اساس سیگنال‌های سلامتی، مانند نشانه‌های بیماری، تنظیم کنند، بدون اینکه نیاز به تنظیمات دستی داشته باشند. این رویکرد استرس را بر روی سلول‌ها کاهش می‌دهد و امکان تولید دقیق ترکیبات مفید را فراهم می‌کند که این امر برای درمان‌های هدفمند و انعطاف‌پذیر مفید است و به این ترتیب می‌تواند عوارض جانبی را کاهش داده و اثربخشی درمان را بهبود بخشد.”

تیم تحقیقاتی اکنون در حال بهینه‌سازی نتایج خود است و بر روی بهینه‌سازی نحوه‌ سازگاری جوامع مخمر در پاسخ به نشانه‌های مختلف بیماری تمرکز دارد. سپس آن‌ها به بررسی اثربخشی استفاده از این سیستم خودکار برای تولید مولکول‌های مفید برای درمان بیماری‌های خاص خواهند پرداخت.