想象一下,有这样一种神奇的细菌,将其注射到血流中,它会自动运行到肿瘤的位置,然后释放出一种杀死癌症的化合物。这正是美国加州大学伯克莱分校(UCB)和旧金山分校(UCSF)已经在做的工作。
抗癌的细菌
传统的癌症治疗方法被两个关键原因限定:一是真正直接作用于肿瘤的药物很少,二是药物对癌组织和健康组织一样有毒害作用。可是,细菌却有准确找到靶细胞的潜在本领。美国波士顿哈佛医学院的遗传学家丘奇(George Church)说:“在某种程度上,细菌是灵丹妙药的终结者。”他还说:“人们很难在一个小分子或蛋白质的分子结构内进行太多复杂的智能化研究,但细菌具有传感器和制动器,可以像潜艇一样钻进细胞内。”
要造出一个杀癌细菌,生物学家必须创建一些能执行一系列复杂功能的生物体,也就是说,在血流中,这些细菌能感觉到肿瘤环境,并能对其作出应答。一旦进入到肿瘤内,细菌必须渗入癌细胞,接着就开始产生杀肿瘤的毒素。研究人员打算用基因工程的方法将不同类型细菌的特定部分插入大肠杆菌(Escherichia coli),合成出一种超级微生物。
肿瘤组织具有独特的特征,比如,比周围正常组织的氧含量低,乳酸浓度却较高。要创建一种能够感受到肿瘤的细菌,加州大学伯克莱分校和旧金山分校的博士后研究人员安德森(Christopher Anderson Voigt)和同事从大肠杆菌中取出一个氧传感器,将其连接在一种来自另外一种细菌叫侵袭素(invasin)的蛋白质上,侵袭素能够让细菌侵入癌细胞。有关论文发表在今年早些时候《分子生物学》杂志上。
现在,安德森和同事正在研制一个更为特异性的系统。要保证细菌只入侵肿瘤细胞,研究人员必须创造出一种遗传机制:只在两个条件都满足的时候,如氧和乳酸浓度都在一个特定的水平时,才允许入侵蛋白质表达。可以说,这就是工程上的专用名词AND门(AND gate,当两个条件满足时就能打开的调节回路)的遗传学版本。
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