《PNAS》工程益生菌可以“感知”炎症性肠病

根据发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究，西北医学院的科学家们已经开发出一种能够检测炎症性肠病的工程益生菌。

　　

根据发表在《PNAS》上的一项研究，西北医学院的科学家们已经开发出一种能够检测炎症性肠病的工程益生菌。

炎症性肠病(IBD)以胃肠道慢性炎症为特征，可导致持续腹泻、腹痛、体重减轻和消化系统永久性损伤。据美国疾病控制与预防中心(Centers for disease Control and Prevention)估计，大约有300万美国人患有炎症性肠病。目前，IBD是通过侵入性结肠镜检查来监测的，没有办法知道IBD何时会发作。这促使生物化学和分子遗传学以及化学和生物工程助理教授Arthur Prindle博士实验室的研究人员探索了检测这种疾病的合成生物学方法。

该研究的资深作者Prindle说:“我们现在知道，人体含有数以百万计的微生物群，这些微生物群是健康、正常人类生物学的一部分。我们想知道这些细菌是否可以被重新利用和重新设计，以真正感知疾病的生物标志物，作为监测和跟踪人类炎症性疾病的一种方式。”

在这项研究中，研究人员开发了一种工程益生菌，通过服用益生菌大肠杆菌，并添加一种能够感知钙保护蛋白存在的蛋白质，钙保护蛋白是一种已知的IBD生物标志物。

“益生菌，这种IBD诊断，之所以有效，是因为我们发现了对生物标志物钙保护蛋白的一种新的转录反应，其中益生菌可以感知钙保护蛋白并改变其基因表达和反应，”Prindle说。“我们的传感器有点依赖于这种自然反应，然后我们用它来产生一个可测量的输出，我们可以检测到报告疾病的存在。”

根据这项研究，Prindle和他的合作者在患有IBD的鼠身上测试了这种工程益生菌，并观察到益生菌在穿过胃肠道时对IBD标志物的存在实时做出了反应。该结果在体外人体组织中得到证实。

“我们的研究有几个令人兴奋的启示。一个是使用简单和低成本的方法来检测和监测与人类有关的疾病的潜力，”Prindle说。“目前IBD监测的黄金标准包括昂贵、耗时和侵入性的手段，如内窥镜或结肠镜检查。我们希望使用益生菌作为一种侵入性更小、成本更低的疾病诊断方法。”

展望未来，Prindle说，他希望改进益生菌，使其可以通过人体成像，如核磁共振成像或超声波来追踪。此外，益生菌可以添加一种治疗剂，这样当它感知到IBD活动时就可以提供药物，普林德说。