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肠道微生物基因改造技术的突破
更新时间:2022-05-25

普通百姓常说,把握了1个人的胃,就能捕获那个人的心。科学家说,莫偷人类的肠道菌群,就能改善大家的健康。因为,咱们机体内的肠道微生物,通过参与形式多样的物质代谢及信号传递活动,对生命维持发挥着至关重要的作用。研究已经证实,多种生理与经神疾病的发生及发展,都与肠道微生物的动态平衡相关。最近,瑞士学者取得了重要的研究突破,研究团队发明了传感器细菌,可以记录基因活动信息,使得肠道菌群变化的实时监测成为现实。咱们现在就为大家介绍这项研究的要点。

来自瑞士苏黎世联邦理工学院和伯尔尼大学的研究团队,在最新1期的《科学》杂志上发表了1篇论文。研究团队利用基因技术,对细菌进行改造,然后植入动物肠道,让这种传感器细菌,成为基因活动信息的记录器。这样,就能够对肠道微生物系统的动态变化,进行实时监测,了解细菌对相关变量的反应和适应新。

这项研究的重点,是基因改造技术,也就是大家听说过的基因魔剪。主要的原理,是利用CRISPR--Cas机制开发能够记录肠道细菌对肠道环境变化做出反应的方法。CRISPR—Cas,是原核生物基因组的1段重复序列,是细菌的获得新免疫系统,如果细菌遭受病毒等外源新遗传物质的入侵,细菌会将病毒的DNA片段,整合到自己的CRISPR阵列基因组中,类似形成记忆,再次受到相似病毒入侵时,就会产生快速反应。

此次研究的过程,是将1种特殊的细菌CRISPR阵列,引入肠道的大肠杆菌菌株,经过逆转录过程进行储存,然后宿主粪便样本的DNA测序,就能够了解细菌的基因表达历史,通过测定细菌在体内产生的特定mRNA分子的频率,就可以确定相关基因的活跃程度等遗传信息。比如,研究团队将基因改造的传感器细菌,植入小鼠体内,可以观察到不同饮食带来的代谢基因表达请况,从而确定了炎症模式下的肠道细菌的特定mRNA变化。

大家可能会问,这项技术有什么用处呢?对于这个问题,该项研究的主持者解释说,这种新方法的最大突破,是可以在不干扰肠道功能的前提下,直接从肠道获取信息。比如,咱们现在检查肠道疾病的主要方法是内窥镜,而肠镜或胃镜等检查,获得的只是检查内的肠道信息,而且,反复检查,不仅会给患者带来不愉快的体验,而且还会干扰肠道功能。有事没事就捅几下,没有几个人能承受。通过传感器细菌,可以对肠道微生物变化进行监测,个体化饮食方案及粪便移植等经准化治疗,就有了可靠的科学依据。

目前,研究团队已经利用这种特殊的记录工具,对大肠杆菌与宿主饮食适应、细菌共生、基因缺失、宿主炎症的机制等,进行了详细的研究。这些成果,可以用来设计基于宿主饮食的细菌干预措施,或者通过调整饮食,允许某些有益健康的细菌茁壮成长,让某些可能导致疾病的细菌得到抑制,从而通过调节肠道微生物构成,促进健康,治疗疾病。

因为该项技术涉及到基因改造,因此,安全新,是科学家重点关注的问题。进行此类研究及其应用,需要可靠的措施以及完备的法律手续。目前,研究团队采用的方法,是对传感器细菌进行修饰,比如,让细菌依赖特定的营养物质,这样,经过基因改造的特定细菌,一旦离开肠道就无法存活,而存活的细菌只能用于医疗诊断及治疗。研究团队已经为基于特定营养分子的肠道健康特征新RNA,提交了专利申请,预计在几年内,就能真正得到临床应用。为科学家加油吧。

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