با اپتوژنتیک عمر کرم‌ها افزایش پیدا کرد/شاید روزی در انسان نیز موثر باشد

محققان دانشگاه تگزاس با کمک مکانیزم کنترل اپتوژنتیک موفق شده اند با استفاده از طول موج‌های مختلف نور، باکتری‌های درون روده کرم‌ها را "روشن" و "خاموش" کنند. نتایج این کار به تیم تحقیقاتی هدایت منگ وانگ و جفری تابور از دانشگاه رایس نشان داد که اسید کولانیک (CA)، که یک متابولیت در بدن است، توسط باکتری‌های روده تولید می شود. این باکتری‌ها منجر به افزایش طول عمر کرم‌ها شدند.

تحقیقات قبلی انجام شده توسط وانگ نشان داد که CA طول عمر کرم ها را تا 50٪ افزایش می دهد. در این پیشرفت جدید محققان موفق شدند تولید CA را به روده کرم محدود کند و در نهایت این روش به دانشمندان اجازه داد تا مزایای آن را برای سلول‌های روده مورد بررسی قرار دهند.

در این تحقیق، رشته های کاملاً مهندسی شده E. coli  هنگام قرار گرفتن در معرض نور سبز، CA را ایجاد کردند. با استفاده از ژن های مختلف که مسئول ساختن رنگ‌های مختلف پروتئین های فلورسنت هستند، دانشمندان می‌توانند محل باکتری ها را در داخل کرم‌ها مشاهده کنند.

محققان قبل از تغذیه کرم‌ها باکتری ها را در زیر نور قرمز نگه داشته اند. باکتری ها از طریق سیستم گوارش حرکت کرده و به روده ها می رسند، نور سبز را فعال می کنند.

وانگ از محققان این پروژه می‌گوید: « کرم های حامل این سویه E. coli  هنگامی که در معرض نور سبز قرار می گیرند، عمر طولانی تری دارند. هرچه نور قوی تر باشد ، طول عمر آنها نیز بیشتر است. »

در آزمایشات قبلی، وانگ نشان داد که CA به طور موثری تعادل بین شکاف میتوکندری و همجوشی آن را در سلول‌های روده و عضله تنظیم می کند. این اثر به افزایش طول عمر سلول کمک می کند. میتوکندری، اندامک‌هایی که انرژی را به هر سلول منتقل می کنند، بین شکافت و همجوشی تعادل برقرار کرده، گرچه با گذشت زمان کارایی آنها کاهش می یابد. اختلال عملکرد میتوکندری با پیری موجودات باعث کاهش عمر سلول می شود.

باکتری های پاسخ دهنده به نور که به کرم ها خورانده می شوند، در تصاویر دستگاه گوارش کرم ها قابل مشاهده هستند. مهندسان باکتری ها را برای تولید یک پروتئین فلورسنت قرمز به نام mCherry برنامه ریزی کردند تا در زیر میکروسکوپ به راحتی مشاهده شوند. وقتی باکتری در معرض نور سبز قرار می گیرد ، یک پروتئین فلورسنت سبز به نام sfGFP نیز تولید می کند که باعث درخشش سبز آنها می شود.

تابور می‌گوید: «ما می دانیم که باکتری های روده بسیاری از فرآیندهای بدن ما را تحت تأثیر قرار می دهند.آنها با چاقی، دیابت، اضطراب، سرطان ها، بیماری‌های خود ایمنی، بیماری های قلبی و کلیوی ارتباط دارند. هدف این است که علاوه بر همبستگی، به سمت نشان دادن علیت نیز حرکت کنیم.»