工程师开发益生菌混合物以治疗霍乱

麻省理工学院工程师已经开发出自然和工程细菌的益生菌混合物，以诊断和治疗霍乱，肠道感染导致严重脱水。

霍乱爆发通常是由受污染的饮用水引起的，并且如果未治疗，感染可能会转动致命。最常见的处理是补液，如果患者极其脱水，必须静脉内完成。然而，需要静脉治疗对需要它的患者并不总是可用的，并且疾病每年估计估计为95,000人。

麻省理工学院的霍乱常见地区的预防措施，或者在感染后不久治疗人口，可以定期食用麻省理工学院的新益生菌混合物，MIT医学工程学院医学工程和科学任务教授科学（IMES）和生物工程系。

“我们的目标是使用合成生物学来开发一种廉价的手段来检测和诊断以及抑制或治疗霍乱感染，”柯林斯说，这项研究的高级作者。“如果人们廉价和迅速地跟踪疾病并用自然或工程化的益生菌对待它，这可能是世界许多地方的游戏变频器。”

本文的引导作者出现在6月13日的科学翻译医学问题上，是前波士顿大学研究生宁毛，麻省理工学院博士后德里斯·鲁伊兹，以及前麻省理工学院博勒布·埃文·卡梅伦。

检测和治疗

为了为霍乱创造他们的“生活诊断”，研究人员选择了一种叫做乳乳球菌乳酸的细菌菌株，这对于人类消费安全，并且用于生产奶酪和酪乳。

他们设计成这种细菌的遗传回路，检测由霍乱浓度产生的分子，导致霍乱的微生物。当工程化L.乳酸乳裂遇到该分子时，称为CAI-1，它脱离了导通的信号级联，该信号级联接通称为β-内酰胺酶的酶。该酶产生红色颜色，可以通过分析粪便样品来检测。这个过程现在需要几个小时，但研究人员希望缩短那个时间。

研究人员希望进一步工程师L. Lactis，因此可以治疗或预防霍乱感染。它们开始通过工程微生物来生产可以杀死霍乱的抗微生物肽，但它们最终发现在细胞分泌后肽在无害。

然而，偶然，该团队发现，未修饰的L.乳酸菌实际上可以通过生产乳酸，其新陈代谢的天然副产物来杀死霍乱微生物。乳酸使胃肠环境更加酸性，抑制V.霍乱的生长。

L. Lactis的工程版本不会产生足够的乳酸来杀死霍乱微生物，因此研究人员将工程细菌与未修改的版本组合以产生益生菌混合物，可以检测和治疗霍乱。在小鼠的测试中，研究人员发现，这种益生菌混合物可以成功地防止霍乱感染来自发展，并且还可以治疗现有的感染。

抗生素的替代品

柯林斯表示，他预计可以将益生菌掺入药丸或酸奶样饮料中，可以作为预防措施或在开始后治疗感染。有能力诊断霍乱的能力也可以帮助公共卫生官员早些时候检测疫情，并监测疾病的传播。

“我对这项研究特别感到兴奋，因为它提出了一系列深远，实际的可能性以及科学进步，”新加坡国立大学生物化学副教授Matthew Chang说，他没有参与研究。

“例如，这项工作肯定使我们能够设想益生菌的直接使用与他们的修改形式的监视和预防霍乱，”张说。“即使进一步，许多人也可以利用这项研究，特别是其可推广的”感觉和响应“方法，以防止各种基于饮食的预防性策略对抗其他传染病的疾病。”

麻省理工学院团队现在正在探讨使用这种方法对抗其他微生物的可能性，例如梭菌性艰难梭菌，这导致胃肠道感染，以及称为肠球菌的细菌，这可能导致许多类型的感染。

柯林斯说，“在使用益生菌治疗疾病的情况下，利用益生菌来治疗疾病的兴趣，大部分来自微生物组的作用，并且迫切需要找到抗生素的替代品，”柯林斯说。

该研究由国防威胁减少机构，盖茨基金会和保罗G.艾伦边疆集团资助。

出版物：Ning Mao，等人，“益生菌菌株检测和抑制小鼠霍乱”科学翻译医学，2018年6月13日：卷。 10，问题445，EAAO2586; DOI：10.1126 / scitranslmed.aao2586.