我们能用细菌来对抗疾病吗?

尽管人们仍在努力确定微生物对某些疾病的更具体的影响，但我们有办法1)能够测试这些细菌和它们产生的产物是否真的与致病或促成疾病有关;(2)如果事实证明是这样，我们就有了一种方法，可以有效地以有针对性的方式向肠道提供治疗。加州大学圣地亚哥分校的胃肠病学家Amir Zarrinpar认为，他已经找到了一种方法，利用一种改良的普通肠道细菌大肠杆菌来实现这一目标。我们通常认为大肠杆菌是病原体，但已经发现了数百种菌株，其中许多是朋友而不是敌人。Amir解释了为什么目前针对肠道微生物群的一些方法具有挑战性……

阿米尔-微生物群随着一天中的时间和季节不断波动。很难想象一种治疗方法会对所有这些不同的情况都有效。我们还注意到，每个人的微生物群似乎都非常适合这个人。这让我们想到，人们用微生物群治疗疾病的很多方法都使用了从未在宿主体内生活过的益生菌或细菌。我们要求这些细菌现在进入一个它们能够大量生存的环境。

朱莉娅:是的。那你找到避开这一切的办法了吗?

阿米尔-是的。所以我们的方法是不使用从未在宿主体内生活过的细菌，而是在这种情况下，我们去了一只老鼠，并识别了一种已经是老鼠微生物群一部分的细菌。然后我们对细菌进行改造，使其表达一种对老鼠有潜在治疗或有益的基因，最终影响老鼠的生理机能，甚至减轻老鼠的疾病。也许最值得注意的是这些细菌在这些老鼠的余生中都留在了它们体内并且在最初的治疗后的几个月里都能影响这种变化。

朱莉娅:细菌中新基因的表达是如何影响动物的健康的?

阿米尔:我们之前做了很多研究，研究微生物群与肥胖和糖尿病之间的关系。我们已经列出了一份细菌基因的清单，我们希望我们能一直敲进去看看它是否与动物的体重和血糖相关，或者它是否真的在影响这些事情方面发挥作用?我们敲入的第一个基因是一种叫做胆汁盐水解酶的基因，它是一种改变肠道内胆汁酸的基因。我们发现，当这些细菌过度表达这种基因并实际修饰胆汁酸时，它们会导致血糖降低。这似乎表明这些老鼠的胰岛素敏感性得到了改善。这只是在正常饮食的正常老鼠身上。所以我们决定在二型糖尿病小鼠模型中进行测试。一只老鼠吃得太多，导致肥胖和糖尿病。在这些老鼠身上，我们发现在老鼠接受这种治疗性细菌几个月后，它们的血糖水平大幅下降。

朱莉娅:你认为这种细菌工具也可以用于其他疾病吗?比如说，在帕金森氏症中肠道中的某些细菌种类和患者之间存在潜在的关系，我们可以用这个工具来测试是否存在因果关系?

阿米尔:当然。当我们想到这个工具的时候，我们想到的是，就像我说的，一个工具，这样对肠道微生物群感兴趣的人可以真正地敲入功能，并确定他们在这些多组学研究中观察到的东西是否会以他们认为的方式影响宿主。但我认为这种细菌还有另一个潜在的科幻版本，那就是我们的许多药物都是由大肠杆菌在实验室和大桶里生产的。的一件事,我们可以与这些细菌是工程师来检测是否有炎症在肠道,从而表达一种抗炎时炎症,或者如果他们能感觉到不同的东西,在我们的身体内,然后他们可以表达治疗并创建一个世界里,我们不再需要服用药物,因为许多这些药物是由细菌在我们的肠道。

朱莉娅:你认为我们可以让这些细菌针对不同的疾病吗?所以如果你发现肠易激综合症中的一种微生物之间的关系然后你就可以表达这种微生物的基因成分来帮助没有肠易激综合症的人，然后你可以把它表达在大肠杆菌中然后把它给肠易激综合症患者。

阿米尔:没错。现在有一个很大的问题是这看起来像什么，它是否一定是来自那个人的细菌被传染给了同一个人，或者我们是否从一个人身上发现了一种细菌然后可以传染给其他患有肠易激综合症的人。但这正是我们所想的。举个例子，对于肠易激综合症，有很多人进行了杰出的研究他们研究了肠道微生物群的作用，但在这些合成生物学实验之前，包括我们的实验，通常只有一种方法可以有效地改变一个人的肠道微生物群。这是粪便移植的结果，对于患有肠易激综合征的慢性疾病患者来说，这可能不会持续很长时间。所以这里的问题是像工程和个人的原生细菌这样的东西是否能够在更长的时间范围内影响慢性疾病，从根本上治愈疾病。这就是我们正在努力实现的希望。