斯坦福大学研究发现:工程改造细菌,简单检测癌症和糖尿病

2025年04月22日 阅读量:152

元素百科信息频道:斯坦福大学的研究人员最近设计并完成了一种应用于医学诊断的新工具:由活细菌制成的生物传感器在感知疾病时可以发出特定的颜色。研究人员重建了细菌内部的“基因电路”,使细菌能够识别尿液样品中的异常葡萄糖水平,并提示糖尿病的存在。

活细菌诊断实验

细菌可以回应和适应它们周围的环境,这是目前诊断设备所不能具备的。它们是对外来物质非常敏感的探测器。即使在恶劣的环境中,它们也能活很长时间。由于细菌具有惊人的繁殖能力,复制成千上万的测试非常简单方便。因此,研究人员试图使用活细菌进行诊断。

细菌检测糖尿病是否存在

研究人员将内部凝胶球整合并悬浮到大肠杆菌细胞中,然后这些细菌可以“是否”回答生物问题:“检测到葡萄糖了吗?在实际检测中,细菌在12名不同糖尿病患者的尿液中发出红色荧光,显示葡萄糖水平异常。该方法可提供血糖水平异常的早期诊断。但是,这种基于尿液的检测方法也需要改进——因为它是针对体内系统的检测,而不是在排泄的尿液中。尿液中的疾病信号往往出现较晚,而血液水平往往能提供更实时的信息。

寻找转移性癌症的细菌

在合成生物学领域的另一项研究中,加州大学圣迭戈分校和麻省理工学院的研究人员编程细菌,并利用它们在尿液中找到转移性癌症的信号。癌症转移难以检测或常规成像,如果能早期发现,病人的治疗可以更及时。研究人员对大肠杆菌细菌进行了改造,使它们在小鼠体内遇到肝肿瘤细胞时产生特定的酶。酶分解被提前注射到小鼠的化合物中,释放出发光分子,并在尿液中检测到发光分子。研究人员向小鼠喂养细菌,成功地从尿液中检测到从结肠、肺、卵巢和胰腺肿瘤扩散到肝脏的转移瘤。

虽然合成生物学不能从零开始创造人工生命,但这些研究技术可以将细胞的原始“操作系统”改为实验所需,并投入实际工作。虽然仍有技术障碍需要克服,但一旦细菌生物传感器投入临床实践,它可能会比传统测试更快、更便宜、更耐用。

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