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工程改造細菌,簡(jiǎn)單檢測癌癥和糖尿病

2015-06-03 來(lái)源:健客網(wǎng)社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:斯坦福大學(xué)2013年成功建設了具有里程碑意義的“生物計算機”。這種方法與電子(晶體管控制的電子沿著(zhù)電路流動(dòng))有相同的概念。

  斯坦福大學(xué)的研究人員最近設計并完成了一個(gè)應用在醫學(xué)診斷的新工具:使用活細菌制成的生物傳感器能夠在感應到疾病時(shí)發(fā)出特定的顏色。研究者重新改造布陣了細菌內部的“基因電路”,使細菌能夠識別尿液樣品中異常的葡萄糖水平,提示糖尿病的存在。這個(gè)新技術(shù)的發(fā)明,屬于合成生物學(xué)的領(lǐng)域的一個(gè)突破。這篇文章發(fā)表在最新一期的ScienceTranslationalMedicine。

  細菌可以回應和適應它們周?chē)沫h(huán)境,而這種能力是目前的診斷設備所不能擁有的。它們是對外來(lái)物質(zhì)非常靈敏的檢測器。即使是在惡劣的環(huán)境中,它們也能生活很長(cháng)一段時(shí)間。由于細菌擁有的驚人繁殖能力,所以復制制造上千個(gè)測試又是非常簡(jiǎn)單便捷。所以科研人員試圖使用活細菌來(lái)進(jìn)行診斷工作。

  斯坦福大學(xué)2013年成功建設了具有里程碑意義的“生物計算機”。這種方法與電子(晶體管控制的電子沿著(zhù)電路流動(dòng))有相同的概念。不過(guò)不同的是,他們使用遺傳物質(zhì)——轉錄因子來(lái)代替硅,構成晶體管狀裝置,控制重要蛋白質(zhì)沿著(zhù)DNA鏈流動(dòng),如同銅線(xiàn)上電子在流動(dòng)。這些轉錄因子作為“Logicgates”的生物版本,組成發(fā)送和接收信號電路。

  在這文章中,研究人員往大腸桿菌細胞中整合并懸浮內部凝膠狀球,而后這些細菌就能以“是和否”的方式回答這個(gè)生物問(wèn)題:“檢測到葡萄糖了?”在實(shí)際檢測中,在12個(gè)不同的糖尿病患者的尿液中,細菌發(fā)出紅色熒光,顯示異常葡萄糖水平的的存在。這個(gè)辦法能夠提供血糖水平異常的早期診斷。不過(guò),這項以尿液為基礎檢測手段還將需要改進(jìn)——因為是針對體內系統的檢測,而不是在排泄出的尿液中。排泄的尿液中疾病信號出現往往較晚,而血液水平往往能提供更多實(shí)時(shí)地信息。

  在另一項合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究中,美國加州大學(xué)圣迭戈分校和麻省理工學(xué)院的科研人員編程細菌,并利用它們在尿液中找到轉移性癌的信號。癌轉移難以檢測或常規成像,如果能早期發(fā)現,患者治療可以更及時(shí)。研究人員改造大腸桿菌細菌,使它們在小鼠體內遇到遇到肝臟腫瘤細胞變會(huì )產(chǎn)生特定的酶。產(chǎn)生的酶分解被提前注射入小鼠的化合物,釋放發(fā)光分子,而發(fā)光分子能夠在尿液中被檢測到。研究者向小鼠喂養細菌,成功從尿液里檢測到從結腸、肺、卵巢和胰腺腫瘤擴散到肝臟的轉移瘤。

  雖然合成生物學(xué)還不能從頭開(kāi)始創(chuàng )建人工生命,但這些科研技術(shù),能夠將細胞的原始“操作系統”改為實(shí)驗所需,并投入實(shí)際工作中。雖然仍然有技術(shù)障礙需要克服,細菌生物傳感器一旦投入臨床,或許將以其快速、便宜、比傳統的測試更耐用的優(yōu)點(diǎn)受到歡迎。

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