工程化细菌用于诊断早期癌症与糖尿病.docx

工程化细菌用于诊断早期癌症与糖尿病导读：大多数人认为细菌是我们的敌人，然而人体内寄生着数以 亿万计的微生物，其中的大多数都是有益的，或者说至少是温和的。 现如今我们又可大多数人认为细菌是我们的敌人，然而人体内寄生着数以亿万计的 微生物，其中的大多数都是有益的，或者说至少是温和的。现如今我 们又可以在细菌白名单中增添两位新成员。最近一周，一组合成生物 学家发现一类基因改造后的细菌能够帮助检测人体内（或小鼠）的癌 症以及糖尿病。医生对微生物的研究已经有超过一百年的历史。早在1981年，美 国医生WilliamColey向1000多名患者进行细菌接种，以期能够缩小 肿瘤的体积。这一疗法有时具有明显的效果，部分原因是肿瘤组织富 含多种营养，而且缺乏足够的免疫细胞，因此不能清除病原体。然而 这一现象并不稳定，随着之后放射疗法与化学疗法的兴起，这一手段 逐渐被抛弃了。最近，合成生物学家通过对细菌进行遗传改造并利用 改造后的细菌在肿瘤组织中释放毒素。这一疗法已经部分进入了临床 试验中，尽管仍未被批准。来自美国MIT的一名生物医学工程师SangeetaBhatia与她的同事之 前曾经使用纳米颗粒用于癌症的检测。理论上，当有肿瘤存在时，这 些纳米颗粒能够释放一类小肽分子，并能够最终在尿液中被检测出 来。然而实验证明这一方法产生的信号过于微弱。之后，Bhatia等人 意识到细菌可能是更加有利的选择。因为细菌作为生物体能够不断地 分裂与复制，从而增强信号反应。此后，Bhatia团队与来自UCSD的 JeffHasty团队合作开始了一项癌症特异性检测菌的遗传改造的研究 课题。首先，他们利用大肠杆菌作为研究对象。经过试验，他们证明大肠 杆菌在肝癌模型中寄生于肠道部位。之后，他们通过遗传改造向大肠 杆菌植入LacZ报告基因，这一基因能够在细菌接触到肿瘤细胞时开 始表达，从而表达大量的LacZ酶。接下来，研究者们向小鼠注射交 联的化学发光底物，这一底物在LacZ存在的情况下会被切割从而释 放化学发光，并汇集到小鼠的尿液中。具有这一信号的尿液样品将会 由原本的黄色变为红色。另外，Bhatia等人还发现这一手段比常规显 微镜更加灵敏，对于直径小于一厘米的肿瘤也能够明显检测到。在另外一项独立的研究中，来自法国Montpellier大学的结构生物学家JeromeBonnet等人利用相似的技术成功检测到了糖尿病的症状。主要标志为尿液中的糖类成分。它们都是这一领域的积极进展，来自MIT的合成生物学家 JimCoHins说到，然而这一手段里最终得到批准还有很远的距离。这 一突破证明合成生物学在治疗领域与诊断领域均具有重要的作用。