借助细胞而不是片剂，可以检测、预防和治愈许多疾病：这是医学治疗的未来。

借助细胞而不是片剂，可以检测、预防和治愈许多疾病：这是医学治疗的未来。

利用感受态细菌

今天发表在《科学》杂志上的一项新研究描述了科学家如何对细菌进行基因改造以成功检测癌细胞。这一突破可能有助于改善癌症诊断，并有可能在未来实现靶向生物治疗。

该项目始于合成生物学家 Rob Cooper 在加州大学圣地亚哥分校每周一次的实验室会议上的演讲。库珀致力于细菌基因和基因转移的研究。

基因是遗传的基本单位。除其他外，它们决定了我们从父母那里继承的特征。基因转移涉及将基因从一个细胞转移到另一个细胞。当细胞分裂和复制其 DNA 时，这种情况可能会垂直发生；当 DNA 在不相关的细胞之间交换时，这种情况可能会水平发生。

水平基因转移在微生物世界中广泛存在。某些细菌可以从其周围环境中的游离 DNA 中吸收基因。当细胞死亡并且它们的 DNA 被释放时，就会发生这种情况。细菌可以将这种游离DNA吸收到自己的细胞中，并利用它进行进化适应。

这个过程使细菌能够探索它们的环境并获取可以给它们带来优势的基因。通过基因改造细菌来检测癌症的想法是基于这样一个事实：癌症是由细胞遗传物质的变化来定义的。

研究人员选择贝氏不动杆菌作为实验生物传感器来检测疾病。 A. baylyi 基因组被修改为包含与他们想要捕获的人类癌症基因相似的长 DNA 序列。这些“互补”的 DNA 序列充当粘合表面，特定的肿瘤基因组 DNA 可以整合到细菌基因组中。

一个重要的目标是将肿瘤基因组 DNA 保留在细菌中，以便激活其他基因。在这种情况下，它是一种抗生素抗性基因，被用作检测癌症的信号。如果细菌能够在抗生素培养板上生长，则它们的抗生素抗性基因处于活跃状态，这表明检测到了癌症。

该团队进行了一系列实验，将新的细菌生物传感器和肿瘤细胞引入日益复杂的系统中。首先，用纯化的肿瘤基因组DNA处理细菌，生物传感器成功检测到肿瘤基因组DNA。

然后将细菌与活肿瘤细胞一起培养，肿瘤基因组 DNA 也可以在这里被识别。最后，将细菌注射到活体小鼠体内，这些小鼠要么有肿瘤，要么没有。在结肠癌小鼠模型中，生物传感器能够可靠地区分患有和不患有结肠癌的小鼠。

在这些有希望的结果之后，细菌生物传感器得到了进一步改进，现在可以区分肿瘤基因组 DNA 内的单个碱基对变化。这项技术被称为 CATCH（靶向 CRISPR 水平基因转移细胞分析），具有巨大潜力，未来可用于检测多种疾病，特别是感染和癌症。

然而，该技术尚未准备好用于临床。研究人员正在积极致力于进一步开发，以提高 DNA 检测的效率，并与其他诊断测试相比，严格评估生物传感器的性能。此外，还必须保证患者和环境的安全。

然而，也许细胞医学最令人兴奋的前景不仅仅是疾病检测。生物传感器可以进行编程，以便当检测到特定的 DNA 序列时，它们可以直接在实时检测到疾病的部位触发特定的生物治疗。

这项创新技术的发展是各个科学家和研究人员之间成功合作的结果。该团队包括 Jeff Hasty 教授、Rob Cooper 博士、Susan Woods 副教授和 Josephine Wright 博士。

这项研究的结果很有希望，但需要进一步的测试来验证生物传感器的性能并探索其在临床实践中的潜在应用。然而，细胞医学的未来看起来充满希望，并可能给疾病的诊断和治疗带来革命性的变化。

本文是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。