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含有数百万细菌的药丸准备好在你的肠道内定居，对许多人来说可能是一场噩梦。但它可能成为抗击疾病的有效新工具。
在许多遗传性遗传疾病中，突变基因意味着个体不能制造其身体生长，发育或功能所必需的重要物质。有时这可以用合成替代品 - 药丸 - 固定，他们可以每天服用，以取代他们的身体自然应该做的。患有苯丙酮尿症（PKU）的罕见遗传疾病的人缺乏对分解蛋白质至关重要的酶。没有它，有毒化学物质会在血液中积聚并导致永久性脑损伤。
另请参阅：“梦魇细菌”：您需要知道的抗生素抗性细菌
幸运的是，修复很容易。医生通过让患者在其余生中接受超低蛋白饮食来治疗疾病。事实上，因为修复非常简单，所以从1961年开始，PKU是新生婴儿经常接受筛查的第一种疾病，通过分析从婴儿脚后跟上刺去的一滴血。
但想象一下，衡量你一生中吃的所有东西是多么具有挑战性。为了治愈PKU，研究人员正在探索新的治疗策略。一个涉及使用基因编辑工具来纠正基因突变。但是，目前的技术仍然存在风险;有可能破坏其他基因并对患者造成附带损害。
如果可以在不影响患者基因组的情况下替换破碎的基因怎么办？这正是马萨诸塞州剑桥市生物技术公司Synlogic的研究人员所做的。他们认为，不是直接干预人类基因组，而是将治疗基因直接引入居住在人体肠道中的天然细菌中。然后，这些经遗传修饰的细菌将产生PKU患者缺乏的酶，并将蛋白质分解成无毒产物。
我是加州大学圣地亚哥分校的博士后研究员，研究生活在我们体内的微生物群落，以及它们如何影响我们的健康。现在我们开始了解他们维持健康的作用。下一步是弄清楚我们如何改变它们以改善我们的健康状况。 Synlogic的研究使这一梦想更近了一步。
生活在我们肠道的工程菌
您可能会惊讶地发现，我们的肠道中居住着数以万亿的细菌，这些细菌可以帮助我们消化食物，为我们生产维生素，并教育我们的免疫系统。这个微生物群落是我们的微生物群。它们在基因组中共存有数百万种不同的基因，数量超过人类基因150比1，我们可以将它们用于自身利益。
大肠杆菌 Nissle 1917是生活在我们大多数人体内的微生物之一，并且已经被广泛用作益生菌超过一个世纪，证明了它的安全性。
这是Synlogic选择设计用于为PKU患者创造一种名为SYNB1618的新型治疗性“超级细菌”的细菌。
研究人员介绍了三种基因，使SYNB1618能够将蛋白质的一种结构单元（一种叫做苯丙氨酸的氨基酸）转化为安全的化合物苯丙酮酸。只要苯丙氨酸水平保持较低，PKU患者就不会出现任何症状并过正常的生活。
转基因细菌安全吗？
转基因生物的反对者可能反对将设计者微生物添加到我们的内脏中。但就像他们对转基因食品一样，FDA有严格的规定可以确保这些微生物是安全的。
在SYNB1618的情况下，研究人员删除了一个基因，该基因负责产生构建细菌的基本成分。如果研究人员没有提供工程菌的缺失成分，他们就无法复制并会死亡。这是研究人员控制患者体内SYNB1618的一种方法。
当他们测试小鼠中的微生物时，他们发现在没有关键成分的48小时后，SYNB1618已从他们的内脏消失。
在设计SYNB1618并选择用于治疗的微生物时，Synlogic的研究人员还采取了其他预防措施。除了加入苯丙氨酸的基因外，工程菌含有与原始基因完全相同的基因 大肠杆菌 Nissle 1917原产于肠道，确保其安全。
真的有用吗？
一旦研究人员证明细菌可以在实验室中转化苯丙氨酸，他们决定将细菌给予PKU小鼠。结果表明，SYNB1618降解了动物肠道中循环的苯丙氨酸，降低了处理小鼠血液中的水平。
另见：研究表明益生菌和超级细菌可以产生电力
然后，研究人员为人类进行了测试，测试了猴子身上的SYNB1618，以确保人体的安全性和有效性。给没有PKU的健康猴喂食苯丙氨酸，然后给予一定剂量的微生物。 SYNB1618细菌成功地降低了苯丙氨酸血液水平 - 正如它们在小鼠中所做的那样。
Synlogic目前正在一期临床试验中测试SYNB1618在人体中的作用。
这是迈向新治疗方法的一步，该方法为治疗糖尿病和癌症等人类疾病以及监测炎症性肠病的炎症水平提供了巨大潜力。
当我们发现并了解居住在我们身体中的所有微生物的作用时，我希望我们能够识别出可能是携带各种基因疗法的完美载体的微生物，这些疗法可以治疗更多的疾病，包括那些涉及新陈代谢和中枢神经系统的疾病。
本文最初发表在Pedro Belda Ferre的The Conversation上。阅读原文。