新型智慧細菌膠囊將面市 每顆含約1000億個細菌

合成生物學家正在研發可服用的轉基因細菌藥物，但現在還沒人知道該如何控制這些細菌。

最近，Synlogic公司研發了一種新型藥物。該藥物是一種含有經過基因工程改造的大腸桿菌的膠囊，明年一些來自美國的志願者將要開始試服用一種膠囊。Synlogic是一家位於馬薩諸塞州坎布里奇市的合成生物初創公司，他們研發的這一藥物主要用於治療一種罕見的新陳代謝疾病。當該藥物到達患者胃部時，它會大量吸收氨。

這種療法是被公司創始人稱為「合成生命學」的前期研發成果，在2017年將進行第一次臨床實驗。這種經過基因編輯的腸道細菌，能檢測到人體發生的某些變化，在適當的時候採取行動——比如釋放藥物或者釋放出便於診斷的有色化學物質。

你可能會覺得這種服用轉基因細菌的想法太奇特。但這種人造病菌的確可能成為一種新型治療手段，它能替人們完成在生病時無法完成的生理功能，成為傳統藥物或注射劑的替代物。

這種智慧細菌可能是第一個作為藥物形式出現的合成生物學產物。從2000年開始，Synlogic的一位創始人和MIT教授JamesCollins便聯手開始推廣該產品。2000年Collins受到電子工程學的啟發，在大腸桿菌里構造了一個「觸發開關迴路」——該迴路包含有兩個基因，可以在不同狀態下切換。在這個傑出的產品問世不久之後，普林斯頓科學家宣布他們製造了一種可以閃光的熒光細菌。

人們曾經設想，希望能編輯細胞讓它們具備新的有用的功能。這個想法極為誘人，有數不清的專家小組以都對它進行過討論研究。

但Synlogic的轉基因藥物計劃是第一個實現了這一設想的產品。他們在無害的大腸桿菌菌株里刪除並另外添加了一些基因，使得它能大量分解氨——氨由人體攝取的蛋白質中的氮元素生成。

通常，多餘的氮元素會轉化成尿液排出體外。但有的人轉化過程不夠快，氮元素最終會以氨的形式聚集在體內。高於一定濃度的氨對人體來說是有毒的，它足以威脅新生兒的生命，或者引起小孩和成人暴躁易怒的行為。Synlogic的大腸桿菌會將氨轉化為精氨酸，這是一種對人體無害的氨基酸。

Synlogic公司首席執行官J.C.Gutierrez說：「患者每天只需服用一粒膠囊，裡面含有大約1000億個細菌。」公司至今已經獲得了7000萬美元的風投。

這種經過改造的細菌不僅被用來治療罕見的疾病。近期由馬薩諸塞大學的Neil Forbes教授創建的名為Ernest Pharmaceuticals初創公司，計劃用沙門氏菌（該細菌因其會引起食物中毒而被人們熟知）來對抗癌症，因為沙門氏菌具有腫瘤靶向性，會在腫瘤中發生富集。

Neil Forbes認為，可以將細菌進行適當改造實現精準治療。這是因為改造後的細菌能檢測到自己是否已經處於腫瘤中，從而在腫瘤中釋放一些因毒性太大不適合注射的抗癌藥物。

此前，一家名為Acto Genix的歐洲公司，測試了含有轉基因細菌的藥品，但是這種轉基因細菌藥物還沒有開始在市面上銷售。這是由於這種觀念仍然太過超前，大家還沒有達成共識該如何命名這類藥物。美國食品藥品監督管理局(FDA)將它們命名為「活性生物療法製品」(living biotherapeutic products)。

Thayer Pharmaceuticals公司創始人之一Yamil Hernandez估計，最近有8～10種轉基因藥物在等待FDA的放行，以期能在美國進行前期測試。

Thayer Pharmaceuticals是一家位於馬里蘭州的初創公司，主要從事乳酸菌的改造工程。苯丙氨酸這種成分在牛奶、堅果和零度可樂以及其他無糖飲料中廣泛存在，但有些人無法將其分解。因此該公司利用改造後的乳酸菌來幫助人們分解苯丙氨酸。Hernandez說，我們可以將轉基因細菌設計成能撒在食物上的粉末狀物質。他說：「這種細菌就像一頭只喜歡吃苯丙氨酸的飢腸轆轆的河馬。」

將細菌用在藥物里的做法其實並不算新穎，肺結核疫苗就是由減活細菌組成的。在健康食品商店中售賣的保健品和酸奶中也含有腸道益生菌——美國益生菌市場價值約為35億美元。

但是沒人準確知道，該如何調節才能使轉基因藥物中的成分既能保持活性，又要在排出人體後結束其壽命。Gutierrez說，有的情況下取決於細菌的基因如何被改造。因此除了FDA，美國環保署可能也會對這種藥物叫停。

基因改造風險之一就是細菌之間會發生DNA交換，意味著最終得到的產物與預期的大相徑庭。科學家表示，實際上，經過基因改造的微生物幾乎無法與同種野生型細菌對抗。改造細菌通常會死亡，它們的基因庫隨之滅絕。

Synlogic公司表示，他們的細菌產品的基因中被編入了一些附加屬性，使得它們更加安全。Gutierrez說，轉化氨的功能只會在人類腸道這種低氧環境中啟動。同時該功能還取決於消化道中營養物質胸苷的存在，但通常消化道中胸苷濃度不高。他說，正因為如此，細菌在結束壽命之前只能分裂一次。

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