10月1日,一種被植入智能基因回路的大腸桿菌登上國(guó)際期刊《細(xì)胞》子刊(《Cell Reports Medicine》)。華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院葉海峰和管寧子團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)出一種能夠智能感知并調(diào)節(jié)尿酸水平的“偵察兵”益生菌,為高尿酸血癥的干預(yù)提供了新思路。
研究團(tuán)隊(duì)利用細(xì)菌中天然響應(yīng)尿酸的蛋白HucR,搭建了一套精密如電路板的遺傳系統(tǒng)“PULSE”,并將其植入益生菌大腸埃希菌尼氏1917菌株(Escherichia coli Nissle 1917)中。這套系統(tǒng)使細(xì)菌化身“尿酸偵察兵”,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境中的尿酸濃度,并在必要時(shí)啟動(dòng)特定基因表達(dá)。
“此次人工設(shè)計(jì)的智能基因回路完全融入了細(xì)菌原本的天然基因調(diào)控系統(tǒng)中?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副院長(zhǎng)葉海峰解釋,當(dāng)腸道內(nèi)尿酸升高,PULSE系統(tǒng)立即被激活,指揮益生菌表達(dá)尿酸氧化酶,迅速降解過(guò)量尿酸。整個(gè)過(guò)程完全依賴生物自身的反饋調(diào)節(jié),尿酸水平越高,酶表達(dá)量越大;一旦尿酸回歸正常,反應(yīng)即自動(dòng)減弱。這種動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)制避免了藥物過(guò)度使用可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
團(tuán)隊(duì)同步開(kāi)展了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這些智能益生菌的功能并與常規(guī)藥物別嘌醇進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,通過(guò)口服遞送,智能益生菌可直達(dá)腸道降低血尿酸,減輕高尿酸對(duì)腎臟的損害,改善氧化應(yīng)激和炎癥狀態(tài),效果不遜于常規(guī)藥物且安全性更優(yōu)。
據(jù)了解,高尿酸血癥可誘發(fā)痛風(fēng),且與慢性腎病、高血壓及心血管疾病等密切相關(guān)。目前患者主要通過(guò)嚴(yán)格飲食控制或服用別嘌醇等藥物來(lái)應(yīng)對(duì),可能帶來(lái)肝腎負(fù)擔(dān)等副作用。具有尿酸感應(yīng)能力的智能益生菌展示了合成生物學(xué)在慢病干預(yù)中精準(zhǔn)、自主、低副作用的優(yōu)勢(shì),有望用于尿酸監(jiān)測(cè)和日常穩(wěn)態(tài)維護(hù),成為高風(fēng)險(xiǎn)人群和早期患者的新型健康管理策略。
(圖片來(lái)自論文)
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