华人大牛再发 Science：把益生菌改造成了“医生菌”

今日，顶尖学术期刊《科学》上刊登了一项来自知名华人学者卢冠达（Timothy Lu）教授的研究。这名在不久前刚在《细胞》杂志上发表“抗癌黑科技”的他，在本期的《科学》上又玩出了新花样——这支团队竟把益生菌改造成了“医生菌”，在体内检测生理异常。

在过去的 10 多年里，合成生物学家们就像是生物黑客一样，对细菌进行了大幅度的改造。比如说，某些细菌只要感知到环境中的特定信号，就会用发光来宣告它们的发现。

这个酷酷的技术在医学上有着广阔的应用前景。就拿消化道疾病来说吧，目前要确定患者是否有内出血，最常见的方法就是内窥镜技术。但这往往需要让患者进入麻醉状态，并不是非常方便。如果能让细菌检测体内的出血，无疑将大大简便整个检测流程。

▲本研究的主要负责人之一 Timothy Lu 教授又带来了新的黑科技（图片来源：MIT）

但这在技术上有着两个瓶颈。首先，让患者吞下大量细菌显然不现实；其次，即便这些细菌进入了体内，它们也无法和外界进行信息交流。

为了克服这两大瓶颈，研究人员们决定打造一款“细菌药丸”。它能将细菌安全地送入体内检测异常，还能把检测结果实时反馈给人类。

▲研究人员将益生菌装入“药丸”（图片来源：MIT 官方视频截图）

这听上去像是科幻的场景，在 MIT 科学家们手下成为了现实。他们将益生菌放在了一个传感器上，并在外边包裹了一层半透膜——这样一来，环境中的小分子可以透过这层膜接触到细菌，而细菌则不会被体内的胃酸消化掉。按照设计，如果细菌检测到了肠道内出血，就会发光。

与此同时，研究人员设计的这款传感器能够评估细菌产生的光强，并将数据通过无线信号传到体外。只要有一台智能手机，就能获取这些数据。

▲通过手机，研究人员们就能获得细菌发出的信号（图片来源：MIT 官方视频截图）

“通过生物感受器与低功耗无线电子设备的结合，我们能在体内几乎实时地检测生物信号，带来全新的人类健康应用。” 卢教授说道。

在一项哺乳动物的实验中，这一技术的潜力得到了验证。他们先在猪的体内输入血液，然后让它们服下“细菌药丸”。研究表明，这些细菌能够清楚地区分胃部究竟是血液还是作为对照的缓冲液。

▲动物实验表明细菌能够有效区分胃部是否有血液存在（图片来源：《科学》）

“这项研究的重点在于将细菌的检测能力与低能耗的电路系统整合到一起，实现重要的健康检测。”MIT 工程学院主任，该研究的共同通讯作者之一 Anantha Chandrakasan 教授补充道。

研究人员们相信，这一工具在未来有着无限潜力。通过对细菌的改造，我们能够检测不同的疾病信号。譬如，检测克罗恩病和胃肠道感染的细菌已经开发完毕，即将进入实验阶段。另外，通过增加细菌的种类，我们甚至可以一次对多种信号进行检测。

▲“细菌药丸”在未来有着广阔的应用前景（图片来源：Lillie Paquette, MIT）

也许在未来，体检只需吞下一颗药丸，你的生理指标就会浮现在手机上。我们期待这一科幻场景早日成真！

参考资料：

[1] An ingestible bacterial-electronic system to monitor gastrointestinal health

[2] Ingestible 'bacteria on a chip' could help diagnose disease

本文转载自：学术经纬