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本报讯 近日，华东理工大学生物工程学院、生物反应器国家重点实验室教授叶邦策团队在《细胞宿主与微生物》发表论文，报告了基于合成生物学的智能工程菌设计及炎症性肠病诊疗一体化新策略。
“该系统可实现在体无创实时监测和记录炎症性肠病的发生、发展，并以自调控的给药模式缓解病症。”叶邦策介绍说，利用工程学方法，通过元件开发及基因线路重编程等手段，构建具有诊断疾病或靶向治疗疾病的“智能活菌机器人”，可实时感应人体环境的疾病信号并调控下游基因线路，实现感知、传导、计算及反馈的一体化功能。
研究人员开发出一株工程化智能益生菌i-ROBOT。该工程菌系统集成3个模块（荧光报告模块、碱基编辑记录模块和药物表达分泌模块），能够在体内同时执行诊断、记录和改善炎症性肠病的功能。
i-ROBOT可以感知肠道疾病分子事件（例如炎症标志物硫代硫酸盐）的出现，通过产生即时荧光信号反映当前的疾病状态。分子记录系统则将疾病信息转化为基因组DNA中的永久单核苷酸突变，进一步导致功能蛋白的翻译激活，通过DNA测序或肉眼可见的颜色反应读取炎症信息。该记录是长期可遗传的。此外，i-ROBOT拥有一套自调控的药物表达和分泌系统，可根据疾病标志物的水平释放相应浓度的治疗药物，无须服用额外的诱导物。该策略在有效改善疾病状况的同时不会引起用药过量的副作用。
该研究为设计和定制用于疾病诊疗一体化的智能工程菌提供了新颖的策略和概念验证。通过精准设计和模块构建，“智能活菌机器人”有望向着更具有靶向性、安全性的方向发展，加速临床转化和应用。（张双虎 黄辛）
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chom.2022.12.004
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