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利用合成的細菌無創地從尿液中檢測到糖尿病和癌癥

神秘

【利用合成的細菌無創地從尿液中檢測到糖尿病和癌癥】（報道）據EurekAlert!：研究人員設計出了分別能在尿中無創檢測糖尿病和癌癥的細菌 。由兩個獨立的小組所進行的這些研究為在診所中用人工合成細菌作為診斷工具打下了基礎 。合成生物學在設計活細胞來發揮特殊功用上已經取得了進展；這些特殊功用包括從生產或輸送藥物至在體內探查疾病及在環境中探查毒素 。細胞（通常是細菌）能以目前診斷裝置所不能的方式對它們的環境做出反應和適應 。但是 ， 由于它們在復雜的患者樣本中有著不可靠的行為和不良的信號檢測，因此細菌生物傳感器還沒有進入診所 。
Alexis Courbet和同事開發了一種可將細菌基因回路組裝的技術平臺，將它們轉變成為活的診斷裝置 。使用合成生物學工具來設計細胞內的某些部分（這些部分所發揮的功能可模仿在電子回路中所觀察到的功用），他們改造了大腸桿菌以探測在尿液中的生物學信號，并在達到特定閾值時 ， 會產生一種可見的顏色改變 。研究人員通過采自糖尿病患者的尿樣本展示了他們所謂的細菌感應器（bactosensors） 。為了便于操作和閱讀數據 ， 這些懸浮于水凝膠球中的大腸桿菌細胞準確、可靠地檢測出了尿液中異常的葡萄糖濃度，其性能幾乎與目前標準的尿液浸試條法一樣好 。他們的技術架構有可能構成針對探測其它疾病生物標記所定制的新型細菌感應器的基礎 。
在另外一項研究中，Tal Danino和同事給細菌進行了編程，使其能在尿液中對肝轉移的存在發出信號 。肝轉移（即癌癥從身體內的另外一個器官擴散至肝臟）是可治療的 ， 但肝轉移常常在太晚的階段才被發現 。例如，目前的成像技術會錯過非常小的腫瘤 。Danino和同事利用了細菌對腫瘤的天然親和力；而腫瘤能躲避免疫系統的察覺 。研究人員改造了大腸桿菌，使其在遇到腫瘤時能產生一種酶 。該酶在尿液中的代謝產物可用視覺檢測到 。當給小鼠喂這些細菌時，這些細菌會穿過腸壁并進入肝臟，它們在肝內會拓殖腫瘤 。這些細菌接著會分泌一種酶，它能將注入的化合物分解，并釋放出一種在尿液中排出的會發光的分子 。
研究人員在數個肝轉移的小鼠模型（包括原發于結腸、肺、卵巢和胰臟的癌癥肝轉移模型）中測試了這些細菌 。在24小時內，這些細菌安全準確地在尿中檢測到了肝腫瘤的存在 。這些小鼠在長達一年的時間內沒有顯示出嚴重的副作用 。這些會產生酶的細菌或能被重新改動以檢測如結腸直腸癌等胃腸道中的其他癌癥 。盡管該技術在進入臨床使用階段前需要做進一步的測試（尤其是安全性測試） ， 但這些研究讓人們能夠一瞥細菌生物感應器，細菌生物感應器因為其無創性和簡單的尿液檢測或能適用于在家中或偏遠的野外診所中應用 。