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用基因改造的细菌来治疗糖尿病等疾病

作者:Sara Reardon

人们经常服用药物来解决自身的问题细菌。现在,一种相反的方法正在取得进展——将基因修饰后的细菌转化为药物。

几家公司正在测试工程菌是否能应对某些影响大脑、肝脏和其他器官的情况,甚至杀死其他有害微生物。

尽管美国监管机构已经批准了几种类型的工程菌作为基因治疗的一种形式,但问题依然存在:微生物彼此共享DNA会否产生长期安全风险?

使用细菌来传递基因疗法的想法最早出现在20世纪90年代,但早期的临床试验却得到了不同的结果。

近年来,人们对这种方法的兴趣不断增加,越来越多的证据表明,生活在人体内的微生物能够影响人体健康。

新加坡国立大学合成生物学家Matthew Chang说,转基因细菌有治疗多种疾病的潜力。他的团队正在研究肠道细菌,大肠杆菌,识别和破坏有害微生物。

“这是一个快速增长的领域,”Chang说,他正在与新加坡的监管当局展开临床试验。

遗失的部分

一项研究针对的是治疗遗传性苯丙酮尿症。

患有这种疾病的人缺乏能分解氨基酸苯丙氨酸的酶,如果它在体内形成,会导致神经损伤。

本月早些时候,在亚特兰大举行的美国微生物学会年会上,生物技术公司Synlogic研究显示,被修饰的大肠杆菌产生一种能降解苯丙氨酸的酶,一种蛋白将它从血液送到细胞,使猴子血液中氨基酸的含量比对照组的减少了一半以上。

四月,Synlogic开始了一项工程化大肠杆菌的试验,该工程使酶能够清除代谢性肝病患者血液中氨的毒性积聚。

马里兰州的另一家公司,改变乳酸乳球菌Lactococcus lactis,一种奶酪生产中使用的细菌,以制造一种保护皮肤外层的蛋白质。

预防口腔溃疡

一项正在进行的临床试验已经登记了大约200名癌症患者,他们正在测试乳酸乳糖漱口液是否能预防口腔溃疡,这是化疗的副作用。

治疗糖尿病

在七月,该公司将开始给患有糖尿病的人服用不同形式的乳酸乳糖,它们产生人类胰岛素的前体和一种增强细胞对胰岛素反应能力的免疫蛋白。

Intrexon和Synlogic公司已经设计了它们的细菌,使它们不太可能在体内建立菌落。

病人将按规定获得改良的微生物,以确保它们产生的治疗分子的剂量一致。

但其他公司正在寻求能在体内产生转基因细菌菌落的治疗方法。

加利福尼亚的生物科技公司Osel正研制一种乳酸杆菌,以防止HIV传播。

研究表明,阴道内高水平的乳酸杆菌有助于保护女性免受HIV感染。Osel正试图通过改变细菌的保护特性来携带一种人类蛋白质,以防止HIV感染免疫细胞。

安全问题

这些工程菌进入市场之前仍面临挑战。Brennan说,科学家们需要更好地了解细菌是如何与机体相互作用的,因为它们的作用不如药物。

有一种风险是,微生物有可能将携带的人体基因传递给体内其他细菌,后果不明。

一些公司试图通过改变细菌的染色体,而不是细菌的质粒——细菌来回传递的微小DNA片段,来阻止这种交换。他们还建立了生物“杀死开关”,以防止微生物在体内存活。

然而,这种策略可能会失败。

一个由英国免疫学家Simon Carding领导的小组,通过调节免疫系统来设计卵形拟杆菌,以治疗肠炎。

该组织试图通过使其依赖于由天然存在的肠道细菌产生的胸腺嘧啶分子,来防止其在体外存活。科学家们仔细编辑细菌的染色体,而不是它的质粒。

但是在科学家给老鼠喂食细菌72小时后,他们发现卵圆线虫已经将它的修饰基因传递给动物胆道中的其他微生物,并且获得了允许它在没有胸腺嘧啶的情况下存活的基因。

这一经历导致Carding放弃了开发细菌作为治疗方法的努力。他说:“如果没有得到适当的控制,这可能是有害的。”

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参考文献

Genetically modified bacteria enlisted in fight against disease

Sara Reardon


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