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用细菌“攒”一台电脑吧

美国麻省理工学院的科学家日前宣称,他们用一种在人体肠道中常见的细菌开发出了一系列基本的计算机元件,如传感器、内存开关和电路等。这些元件能让细菌具备感知、记忆和对肠道中的化学信号进行响应的能力。未来,这些经过编程的细菌,将能让医生获得对肠道炎症或癌症进行无创诊断和治疗的能力。相关论文发表在最近出版的《细胞》杂志上。

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负责此项研究的麻省理工学院计算机科学和生物工程学副教授蒂莫西·鲁说,一些科学家此前用大肠杆菌进行过类似的实验,但这种菌株在人体肠道中存在较少,利用价值不高。因此,他们选择了一种更为常见的细菌——多形拟杆菌。这种细菌不但常见还能稳定地在肠道中存在很长时间。


麻省理工学院生物工程学教授克里斯托弗·沃伊特表示,他们的团队开发出了一系列可对细菌的基因表达进行精确控制的方法,使这些细菌能够对肠道出血或发炎的症状作出反应。一种是被称为重组蛋白的物质,能够通过识别特定的DNA地址并使其反转方向,在细菌的DNA中记录信息;另一种是被称为CRISPR干扰的技术,可以对特定的基因进行控制,将其打开或者关闭。这项研究的小鼠试验获得了成功,在实验中小鼠肠道中的细菌甚至能记得小鼠吃过什么食物。


研究人员目前正在计划将他们的方法应用到不同种类的细菌上。这是因为肠道中的细菌种类繁多,经常因人而异,这意味着一种特定的细菌或许无法适用于所有患者。此外还可以借助遗传工具包利用细菌,制造出更先进的基因计算电路,用来进行无创诊断和治疗。


英国伦敦帝国学院合成生物学中心的汤姆·埃利斯说,新研究用人体中较为常见的一种肠道细菌替代大肠杆菌制成了一种能在合成生物学中广泛应用的工具。虽然距离临床应用还有很长的路要走,但这项研究开启了一种新的可能。不远的将来,借助这些常驻人体的工程细菌,我们将能随时了解自身的身体状况,并在疾病出现苗头时就得到妥善治疗。


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