细菌传感器可以记录肠道炎症了六个月

微生物或微生物出现在身体的集合,是影响人类健康和疾病,研究人员正在考虑使用他们作为下一代诊断和治疗的新方法。今天从正常的细菌微生物已经被修改或减毒的形式用于益生菌和癌症治疗。科学家利用微生物的自然能力感和应对环境和疾病相关的刺激和易于工程新功能。这是特别有益的慢性炎性疾病如炎症性肠病(IBD),仍然很难监控方法。然而,有几个挑战与发展中生活诊断和治疗包括生成健壮的传感器,不崩溃,可以长期监测生物分子。

为了使用细菌微生物的生物传感器,其基因组与人工基因电路需要修改,或一组基因一起工作来完成一个感官或响应函数。其中一些基因改变可能削弱或破坏正常信号电路和这些细菌是有毒的。即使在情况下,益生菌微生物容忍的改变,基因工程细胞生长延迟,可以与其他组件的微生物。因此,益生菌和微生物工程治疗迅速从身体清除,这使得它们不适用于长期监测和调节机体的组织环境。

生物工程研究所的团队由帕梅拉银,博士设计了一个强大的细菌与稳定的基因电路传感器殖民菌株,可以记录小鼠的肠道炎症了六个月。这项研究提供了一个解决方案之前挑战与生活相关的诊断,可能让他们更接近人类患者使用。研究结果在《自然生物技术》报告。

银,谁是一个核心教员Wyss研究所和艾略特t和Onie h·亚当斯哈佛医学院生物化学和系统生物学教授,认为肠道作为该系统的第一个应用程序由于其难达到通过非侵入性的方式及其对炎症的病人患有慢性炎症性肠病等疾病。“我们认为肠道是一个黑盒,很难看到,但我们可以用细菌来照亮这黑暗的地方。从病人和医生有极大的兴趣,把我们推到构建传感器肠道炎症性肠病和结肠癌等疾病的生物标记物,“银说,“我们相信,我们的工作提供了极大的可能性,可以利用的灵活性和模块化的诊断工具和转基因生物的使用扩大到各种应用程序。”

团队工作的关键是引入一个内存模块的电路能够检测出感兴趣的分子和应对这种暴露在刺激消失了。从肠道细菌可迅速清除,该团队使用的细菌菌株是小鼠的肠道菌群的一部分,并设计包含感官和记忆元素探测连四硫酸盐的能力。连四硫酸盐是一种瞬态代谢分子产生的炎症小鼠小肠的结果要么感染致病菌如鼠伤寒沙门氏菌和enterocolitica或遗传缺陷影响炎症。

Wyss团队设计的合成基因电路包含一个“触发元素”,从自然系统采用特别认识到生物标志物(在这种情况下连四硫酸盐)细胞,或者可以开发使用合成方法时不存在之前的传感器。电路中第二个元素是“记忆元素”,类似于一个拨动开关,改编自一种攻击细菌病毒。它由两个基因(A和B为简单起见),调节彼此取决于刺激。连四硫酸盐传感器,产品的基因块的表达基因B连四硫酸盐时缺席。连四硫酸盐时产生炎症和感觉到的触发因素,水平的下降和基因B是诱导并开始关闭基因A B的表达基因的表达也与报告基因,细菌从无色到蓝色只有当他们交换内存元素。开关可以维护国家很久之后第一个连四硫酸盐接触。

经过验证的功能传感器在液体培养的细菌,大卫•Riglar博士,这项研究的第一作者,能够证明它检测到连四硫酸盐在小鼠模型引起的肠道炎症感染美国沙门氏菌感染后6个月管理sensor-containing益生菌。通过简单分析粪便物,合成电路的内存状态确认及其DNA和稳定不变。“我们的方法是使用细菌监测环境的感知能力在不健康的组织或器官。通过添加基因电路保留记忆,我们设想给人类益生菌,疾病进展记录由一个简单的和非侵入性大便测试,“Riglar说。

银的团队计划扩大这项工作感应人类肠道炎症以及开发新的传感器检测各种其他疾病的迹象。

”帕姆的工作推进医学证明了合成生物学的力量,因为它提供了一种合理和快速设计复杂的任何分子传感器。如果成功的人类,他们的技术将提供一个更便宜和更具体的方法监测肠道功能”今天在家里比复杂的成像工具使用,唐纳德·因格贝尔说,医学博士博士,Wyss研究所的创始董事Judah Folkman的哈佛医学院和血管生物学教授在波士顿儿童医院血管生物学程序,以及哈佛大学的生物工程教授约翰·a·保尔森工程和应用科学学院。

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