वैज्ञानिकों ने बैक्टीरिया विकसित किए हैं जो चूहों में कोलाइटिस का पता लगा सकते हैं

स्तनधारियों की आंतों में अरबों सूक्ष्मजीव रहते हैं, जो एक तरह से या दूसरे रोगों के स्वास्थ्य और घटना को प्रभावित करते हैं। उनमें से अधिकांश आधुनिक विज्ञान द्वारा खराब अध्ययन किए गए हैं, और आंत में होने वाली प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए कई तकनीकों का विकास नहीं किया गया है।

लेकिन बैक्टीरिया ने आनुवंशिक रूप से एन्कोडेड सेंसर का निर्माण हजारों वर्षों से किया है जो विभिन्न प्रकार के कणों को पहचानते हैं। इसलिए, आनुवंशिक रूप से संशोधित संवेदी बैक्टीरिया में आंतों के अध्ययन और आंतों के रोगों के निदान के लिए पर्याप्त क्षमता है। अपने तारों और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए सर्किट डिजाइन करने वाले इलेक्ट्रीशियन की तरह, जीवविज्ञानी जटिल सूचना प्रसंस्करण कार्यों को करने के लिए एकल-कोशिका वाले जीवों को प्रोग्राम करने के लिए आनुवंशिक सर्किट का उपयोग करते हैं।

राइस यूनिवर्सिटी के जीवविज्ञानी ने आंतों के जीवाणु बनाए हैं जो कोलाइटिस - बृहदान्त्र की सूजन - चूहों में पहचान सकते हैं। भविष्य में, विकास का उपयोग यह अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है कि आंतों के बैक्टीरिया मानव शरीर के साथ आणविक स्तर पर कैसे बातचीत करते हैं। इसके अलावा, आंत की स्थिति और बीमारियों की निगरानी के लिए बैक्टीरिया एक तरह का परीक्षण हो सकता है।

अपने पिछले काम में, उन्होंने यह धारणा बनाई कि आंतों के माइक्रोबायोटा, आनुवंशिक गड़बड़ी और अन्य कारकों में परिवर्तन किसी तरह से भड़काऊ आंत्र रोगों की घटना और विकास को प्रभावित कर सकता है - क्रोहन रोग और अल्सरेटिव कोलाइटिस।

पिछले कई अध्ययनों के आधार पर, वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला है कि कोलाइटिस के दौरान थायोसल्फेट अणुओं की संख्या में वृद्धि हो सकती है। इस संबंध का अध्ययन करना उनके लिए मुश्किल था, क्योंकि जानवरों में थायोसल्फेट को मापने के लिए एक विश्वसनीय उपकरण के लिए कोई उपकरण नहीं हैं। वैज्ञानिकों की टीम का पहला लक्ष्य ऐसे उपकरण को विकसित करना था।


परियोजना पर काम 2015 में शुरू हुआ, और उनका विचार संवेदी बैक्टीरिया का उपयोग करना था। इस मामले में, हम एक आनुवंशिक रूप से संशोधित ई। कोलाई ( एस्चेरिचिया कोलाई ) के बारे में बात कर रहे हैं, जो संशोधन के बाद, थियोसल्फेट और इसके जुड़े सल्फर युक्त यौगिकों को निर्धारित करना चाहिए। आंतों और सूजन में सल्फर चयापचय के बीच एक संबंध है, और वैज्ञानिकों को पता था कि बृहदान्त्र की सूजन का निदान करने के लिए, उन्हें मापने की आवश्यकता है।

शोधकर्ताओं ने Escherichia कोलाई प्रोग्रामिंग के तरीकों पर एक अच्छी समझ पाने में कामयाब रहे। विशिष्ट उत्तेजनाओं के जवाब में जीवाणु ने एक फ्लोरोसेंट ग्रीन प्रोटीन का उत्पादन शुरू किया। अब तक, किसी अन्य जीव को ज्ञात जीन नहीं हैं जो कि थियोसल्फेट निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाएगा। एक छोटी राशि केवल अन्य यौगिकों के लिए मौजूद है।

2015 में, अध्ययन के सह-लेखक रवि शेट ने कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग शीवनेला जीनोम में थायोसल्फेट और अन्य यौगिकों के संभावित सेंसर की पहचान करने के लिए किया था - बैक्टीरिया का प्रकार जो समुद्री तलछट में रहते हैं। वैज्ञानिकों की एक टीम बताती है कि शीवनेला शायद इन अणुओं को सांस लेते हैं और उनकी उपस्थिति में उपयुक्त एंजाइम को चालू करने के लिए सेंसर का उपयोग करते हैं।

जीवविज्ञानियों ने संभावित बायोमार्करों का जवाब देने के लिए एक वर्ष में एक संशोधित ई। कोलाई जीवाणु विकसित करने में खर्च किया, जिससे उसका रंग हरा हो गया। यह साबित करने में एक और साल लगा कि सिस्टम काम करता है और वास्तव में चूहों में बृहदान्त्र की सूजन का पता लगाता है।

कोलाइटिस के साथ स्वस्थ चूहों और चूहों दोनों के लिए शोधकर्ताओं को एक अरब बैक्टीरिया के साथ दो बूंदों को निगलने के लिए मजबूर किया गया था। छह घंटे बाद, वैज्ञानिकों ने प्रत्येक समूह में बैक्टीरिया की गतिविधि को मापा। फ्लो साइटोमीटर के उपयोग से कंट्रोल ग्रीन प्रोटीन का पता लगाया जा सकता है।

टीम ने पाया कि थायोसल्फेट सेंसर सूजन वाले चूहों में सक्रिय था और स्वस्थ चूहों में सक्रिय नहीं था। इसके अलावा, यह पाया गया कि सूजन जितनी मजबूत होती है, सेंसर उतने ही अधिक सक्रिय होते थे। यह अभी तक ज्ञात नहीं है कि ऊंचा थायोसल्फेट का स्तर मनुष्यों में कोलाइटिस का एक विश्वसनीय संकेतक हो सकता है, लेकिन संवेदी बैक्टीरिया को अन्य यौगिकों या अणुओं पर प्रतिक्रिया करने के लिए संशोधित किया जा सकता है।

भविष्य में, शोधकर्ता घर पर सूजन के लिए एक परीक्षण विकसित करने की योजना बनाते हैं, जो बीमारी की स्थिति में मल के रंग को बदल देगा। इस तरह के परीक्षण से अनावश्यक और महंगी डॉक्टर यात्राओं और कोलोनोस्कोपी प्रक्रियाओं को कम करने में मदद मिलेगी। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, टीम ने बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन के गैस्ट्रोएंटेरोलॉजिस्ट के साथ काम करना शुरू किया।

वैज्ञानिक कार्य 3 अप्रैल, 2017 को मॉलिक्यूलर सिस्टम बायोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।
DOI: 10.15252 / msb.20167416