انقلاب مخمرها در پزشکی: درمان‌های شخصی‌سازی‌شده با هوش مصنوعی میکروبی!

انقلابی در مهندسی مخمر: دریچه‌ای به سوی درمان‌های شخصی‌شده‌ی بهتر

دانشمندان دانشکده پزشکی یانگ لو لین (NUS Medicine) یه روش نوین برای مهندسی مخمر (Saccharomyces cerevisiae) پیدا کردن که می‌تونه اجتماعات میکروبی‌ای رو بسازه که وظایف پیچیده رو انجام بدن و ترکیبشون رو بر اساس نشانه‌های بیرونی تغییر بدن. این تیم، با بازنویسی نحوه‌ی تغییر انواع سلول‌های مخمر، تونستن میکروارگانیسم‌ها رو به گروه‌هایی تبدیل کنن که با هم همکاری می‌کنن، وظایف پیچیده رو انجام میدن و ترکیب خودشون رو با توجه به سیگنال‌های بیرون، تنظیم می‌کنن.

این سلول‌های مخمر مهندسی‌شده، توی بهداشت فردی پتانسیل بالایی دارن، چون می‌تونن درمان‌های اختصاصی‌ای ارائه بدن که با شرایط بیمار، در لحظه، سازگار می‌شن. این روش می‌تونه منجر به درمان‌های مؤثرتر با عوارض جانبی کمتر بشه و راه رو برای پیشرفت‌های چشمگیر در درمان‌های پزشکی هموار کنه. علاوه بر این، این روش کارایی، پایداری و قابلیت مقیاس‌پذیریِ کاربردهای بیوتکنولوژی رو به شکل قابل توجهی بالا می‌بره.

بیوتکنولوژی میکروبی سنتی بیشتر روی ارگانیسم‌های تک‌سلولی تمرکز داشته، که این باعث محدود شدن توانایی‌شون برای انجام وظایف پیچیده می‌شه. تیم NUS Medicine، سلول‌های مخمر رو بازمهندسی کرده تا مثل اکوسیستم‌های طبیعی عمل کنن و اجازه داده به دو نوع تخصصی تقسیم بشن که به صورت هم‌افزا با هم کار می‌کنن. این اجتماعات میکروبی مصنوعی می‌تونن به صورت خودکار، ترکیب جمعیتشون رو بر اساس محرک‌های محیطی تنظیم کنن، که باعث می‌شه برای وظایف مربوط به پزشکی دقیق و کاربردهای درمانی توی روده انسان، ایده‌آل بشن.

سلول‌های مخمر مثل کارخونه‌های میکروسکوپی هستن که می‌تونن ترکیبات درمانی تولید کنن و همچنین مواد پیچیده رو به شکل‌های ساده‌تر و قابل استفاده تجزیه کنن.

تولید هوشمند ترکیبات درمانی توسط مخمرها

مخمرها با توجه به نشانه‌های بیماری — مولکول‌های کوچکی که موقع بیماری توی بدن جمع می‌شن — ساختار و فعالیت خودشون رو تنظیم می‌کنن تا مقدار دقیقی از ترکیبات درمانی رو تولید کنن. این برنامه‌ریزی هوشمند تضمین می‌کنه که مخمر فقط چیزی رو تولید می‌کنه که نیازه و این باعث کاهش زباله و بالا رفتن دقت می‌شه.

این مخمر هوشمند که به‌طور مصنوعی مهندسی شده، می‌تونه نحوه‌ی کنترل اجتماعات میکروبی رو برای اهداف سلامتی متحول کنه. به گفته‌ی دکتر متیو چانگ، سرپرست تیم تحقیقاتی و مدیر برنامه‌ی تحقیقاتی انتقال زیست‌شناسی مصنوعی در دانشکده پزشکی NUS، این اجتماعات می‌تونن به‌طور مستقل به انواع مختلف سلول‌ها تقسیم بشن که با هم کار می‌کنن و این امکان رو فراهم می‌کنه که وظایف رو تقسیم کنن و بار کاری رو به‌اشتراک بذارن.

اون اضافه کرد: «به‌عنوان مثال، توی روده، این سلول‌های مخمر می‌تونن تعادل و فعالیتشون رو بر اساس نشانه‌های سلامتی، مثل نشانه‌های بیماری، تنظیم کنن، بدون اینکه نیاز به تنظیمات دستی باشه. این روش، استرس رو روی سلول‌ها کم می‌کنه و امکان تولید دقیق ترکیبات مفید رو فراهم می‌کنه، که این برای درمان‌های هدفمند و منعطف مفیده و به‌این‌ترتیب می‌تونه عوارض جانبی رو کم کنه و اثربخشی درمان رو بهتر کنه.»

تیم تحقیقاتی الان دارن نتایجشون رو بهینه می‌کنن و روی بهینه‌سازی نحوه‌ی سازگاری جوامع مخمر در پاسخ به نشانه‌های مختلف بیماری تمرکز دارن. بعد از اون، تأثیر استفاده از این سیستم خودکار برای تولید مولکول‌های مفید برای درمان بیماری‌های خاص رو بررسی می‌کنن.

“`