治療“綠色癌癥”，智能細(xì)菌來幫忙
◎?qū)嵙?xí)記者 駱香茹
炎癥性腸病雖然致死率較低，但長期以來，也面臨著診斷困難和難以根治的問題，被稱為“綠色癌癥”。
近日，華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院院長葉邦策教授及該院副教授周英團(tuán)隊在《細(xì)胞—宿主與微生物》上發(fā)表了一項研究成果。該團(tuán)隊開發(fā)了一株智能工程菌——i-ROBOT，可實現(xiàn)在體無創(chuàng)實時監(jiān)測和記錄炎癥性腸病的發(fā)生與發(fā)展，并以自調(diào)控的給藥模式緩解病癥。
(資料圖)
各色技術(shù)上陣診斷“綠色癌癥”
炎癥性腸病是胃腸道最常見的慢性炎癥性疾病，包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎。腹痛、腹瀉、便血等是炎癥性腸病主要的癥狀表現(xiàn)。
當(dāng)前炎癥性腸病的診斷方法在臨床上主要有腸鏡、電子微膠囊腸鏡等。論文通訊作者葉邦策介紹，腸鏡檢查的好處是直觀，可以觀察到人體整個腸道的情況?！暗c鏡檢查是一項有創(chuàng)檢查，在操作過程中難免損傷腸道黏膜，造成少量出血，引起被檢者的不適感，患者依從性差。”葉邦策補充道，“也有無痛腸鏡，但這種方式有一定風(fēng)險，做這種檢查前需要患者進(jìn)行全身麻醉，對患有心臟病和肺部疾病的人來說，風(fēng)險較大?！?/p>
電子微膠囊腸鏡是近年來新興的檢查方式，葉邦策介紹，與傳統(tǒng)腸鏡相比，其對患者造成的痛苦更小、適應(yīng)性更強，能檢查傳統(tǒng)腸鏡無法到達(dá)的回腸、空腸等。但膠囊在消化道運動的過程中，無法人為控制其運動軌跡，其在消化道等位置會隨機翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生視覺盲區(qū)，有可能導(dǎo)致錯過病變部位、延誤病情等情況發(fā)生，且電子微膠囊腸鏡的檢查費用更高，給患者帶來的經(jīng)濟(jì)壓力更大。
智能工程菌是炎癥性腸病的新興診斷方式之一。葉邦策介紹，他們會提前3天將智能工程菌通過口服灌胃的方式送入小鼠體內(nèi)，等腸炎造模給藥結(jié)束后通過分析糞便中存在的智能工程菌的熒光信號和基因組DNA突變情況，確定腸道炎癥發(fā)生、發(fā)展程度。
“智能工程菌在診斷靈敏性、便捷性以及成本上都具有無法比擬的優(yōu)勢，但目前仍僅能通過分析糞便樣品來評估疾病的有無或嚴(yán)重程度，而難以實施在體原位診斷?！比~邦策表示，“此外，智能工程菌的生物安全性還需進(jìn)一步加強?！?/p>
治療方法從抗炎藥物到智能活菌機器人
為了攻克炎癥性腸病，專家們想了不少辦法。過去，炎癥性腸病的主要治療方法是使用抗炎藥物和免疫調(diào)節(jié)藥物。葉邦策介紹，隨著腸道微生物研究的深入，過去十年間，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、使用智能活菌成為炎癥性腸病的研究熱點，創(chuàng)新研究不斷涌現(xiàn)。
葉邦策團(tuán)隊開發(fā)的i-ROBOT是使用大腸桿菌Nissle1917作為底盤細(xì)胞進(jìn)行改造的。葉邦策介紹，i-ROBOT能夠感知低濃度的炎癥標(biāo)志物，具有診斷早期腸炎的潛力。同時，i-ROBOT還能記錄疾病發(fā)生與發(fā)展的信息，幫助監(jiān)測胃腸道健康狀態(tài)。
當(dāng)然，i-ROBOT的功能遠(yuǎn)不止于此。葉邦策表示，i-ROBOT還可以在病灶部位根據(jù)疾病的嚴(yán)重程度釋放相應(yīng)濃度的藥物，在實現(xiàn)有效治療的同時，又能避免因過度用藥而產(chǎn)生的副作用。
“我們認(rèn)為智能工程菌是智能活菌機器人的一種?！比~邦策補充道，“智能工程菌具備優(yōu)異的感知和收集周圍環(huán)境信息的能力，能夠與周圍環(huán)境進(jìn)行互動，并能在特定時間和地點采取特定的行動?！?/p>
近年來，“糞便也能治病”的冷知識刷新了不少人的認(rèn)知，通過糞菌移植治療炎癥性腸病也受到越來越多的關(guān)注。糞菌移植是將健康人的腸道菌群植入患者腸道，重建腸道微生態(tài)系統(tǒng)，以此治療腸道疾病。糞菌移植成為炎癥性腸病治療的一種新選擇。然而，葉邦策提醒道：“盡管有很多陽性的結(jié)果支持糞菌移植的可行性，但是目前一些安全性、倫理性問題尚未得到很好地解決，糞菌移植療法還存在爭議?！?/p>
發(fā)展交叉學(xué)科或可破解炎癥性腸病診療難題
葉邦策介紹，當(dāng)前，許多研究證明了智能工程菌具有在活體內(nèi)診斷和治療疾病的應(yīng)用潛力，且智能工程菌逐步朝著智能化和臨床應(yīng)用性的方向發(fā)展。其中，功能穩(wěn)定性、臨床效力和安全性是決定智能工程菌能否成功應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。
葉邦策表示：“合成生物學(xué)為智能工程菌感應(yīng)疾病標(biāo)志物的種類及傳感性能提供了很好的策略，然而僅僅依靠合成生物學(xué)難以解決所有問題?！?/p>
葉邦策認(rèn)為，交叉學(xué)科的發(fā)展為此提供了新的契機，例如將合成生物學(xué)與材料和化學(xué)科學(xué)相結(jié)合，能夠增強智能工程菌的定植性、靶向性和可控性，進(jìn)而實現(xiàn)炎癥部位的在體原位成像檢測。
此外，智能工程菌的安全性也是限制其臨床應(yīng)用的重要因素，為了應(yīng)對智能工程菌可能導(dǎo)致的抗性轉(zhuǎn)移、代謝物毒性等問題，研究者們?nèi)栽趦?yōu)化技術(shù)方案，通過不使用抗性基因作為篩選標(biāo)記、選擇更安全的益生菌作為智能工程菌的底盤、進(jìn)行細(xì)菌毒力因子的敲除、對逃逸細(xì)菌進(jìn)行有效的控制和清除等策略，有針對性地解決相關(guān)難題。
談到智能工程菌的應(yīng)用前景時，葉邦策表示，從診斷的角度來說，如果智能工程菌能夠通過臨床試驗，運用到炎癥性腸病的臨床治療中，將打破傳統(tǒng)腸道疾病的診斷模式，部分替代侵入性的腸鏡檢測，能讓受檢者在沒有任何痛苦的情況下，診斷出其是否罹患炎癥性腸病。
關(guān)鍵詞： 炎癥性腸病 周圍環(huán)境 嚴(yán)重程度
