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Puriney's Notes

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【BIO】包治百病的“药物”出现了吗?(下)  

2011-08-23 00:32:55|  分类: Bio |  标签: |举报 |字号 订阅

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为了不想让这些文章拖太久,虽然也没什么人有兴趣看。但是本着完整性,心中寂寞的我还是在厦门旅游的最后一晚赶紧把这最后的下阕给补出来。

这个系列分为三部分,第一部分分享的是一种治疗各类病毒的万能药物、第二部分分享的是一种治疗各类甲型流感(甲流)的万能抗体。按照治疗的路线,这里讲到高速发展的学科——合成生物学的一篇治疗应用代表作——人工改造的大肠杆菌来杀死绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。

生化危机?生化福音?
2011年8月,合成生物学界的又一个应用领域方面的成功研究——通过改造大肠杆菌,来实现杀灭绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)。

网络上有此消息传开之后(尤其是在weibo),网友们的留言着实是非常有戏剧性:“这难道是生化危机么?搞不好哪天就生化危机了!”
坦白说,看见此消息,我不禁想起同事开的玩笑,如此说来的话,那么MIT的下水道里应该有着世界上最犀利的合成生命、有着最致命的大肠杆菌。发荧光、多重抗体抗性、超·生存力!(因为MIT负责主办iGEM比赛)

本文就是伪·科学地分享这项实验具体的原理。而我想说的是:此研究远远没有你想的那么犀利!不要太高估科学家们的实力。

原理
具体原理一张图就能解释清楚。
【BIO】包治百病的“药物”出现了吗?(下) - 飘零迷丁儿 - 吾本罪人

能够实现这个治疗,核心就在于绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa,即右上角黑色柱状)群落生长时,会发生“种内斗争”现象。也就是窝里反窝里斗。彼此之间会释放一种物质叫做绿脓素(pyocin,即图中绿色颗粒),来实现对彼此生长的抑制。

自然状况的大肠杆菌,本来是不会合成表达绿脓素的。但是经过改造的大肠杆菌,就可以合成出绿脓素。从而起到加油添醋火上浇油的效果,绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)种内斗争就异常猛烈,就悲剧地全挂掉了。以实现治疗功能。所以可以明显发现,这里改造的大肠杆菌不是神马万能治疗菌,也不是合成了神马强效抗生素,因此一些“生化危机”的言论着实是自己吓唬自己的无厘头想象和幻想。

当然,争议还是广泛存在的。虽然因为绿脓素是针对绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的种内斗争的产物,所以理论上大肠杆菌表达的绿脓素只会针对绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)菌群。可是究竟会有神马潜在的其他菌落也会受绿脓素排挤呢?我们不得而知。潜在的风险存在,但不是那么严重。

意义
意义就是这项研究突破了传统的抗生素治疗。而抗生素治疗也是常规人们熟知的治疗。也难怪人们看到此研究时会不禁担心这大肠杆菌是不是合成了神马抗生素呀之类的。

这种通过利用种内关系的做法,确实挺好玩也挺有用的。谁让绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)它们被科学家们抓住把柄了呢。

设计
既然是合成生物学,也许你会觉得这个玩意很简单(虽然实际上也确实很简单),但是里面的故事却不仅仅如此。

此研究是一个非常经典的合成生物学设计(所以我才说简单)。无外乎分为三部分,如图所示:
蓝色区域代表的信号探测装置;
绿色区域代表的表达绿脓素以行驶杀伤效果效应装置;
黄色区域代表的自杀装置。

蓝色区域的信号装置的目的是探测绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的存在。我们不希望转进去的大肠杆菌无端端自己就合成了绿脓素,这个就是开关。当存在绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)时,每个菌都会表达某种分子(即咖啡色颗粒)。分子存在越多越广泛,那么表示该菌落越大。当分子浓度到一定水平时,超过信号探测装置的阈值,那么被改造的大肠杆菌就被启动了。下游的绿色区域绿脓素就开始表达,进行杀伤效果。

毕竟这是人自主设计的大肠杆菌,对于患者而言,是一种引入的外源物。我们不希望杀死了绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)之后大肠杆菌疯了,开始猛长。所以最后在黄色区域是自杀装置,在一次表达完了绿脓素之后就立刻会流程化地表达细胞裂解分子行使自杀功能。所以改造的大肠杆菌是一次性用的。用了一次、表达了一次,就会自杀。安全性是有保障的。网络上说转基因危险、合成生命危险、不安全,那80%都只是看过了各种电影读物而已,哪里不安全哪里有危险,发表言论的舆论者全然不知。

无奈懂科学的没有话语权、有话语权的却不懂科学;懂得营救”生命奇迹“的人不是领导,是领导的却只会吹水”这是生命奇迹“。你信不信呢?反正我是信了。

关于利用种内关系的研究,其实本科生也可以做。在2010年iGEM上,东京工业大学就做了一个赋予大肠杆菌人性的有趣研究(更多参考:戏说SB那点破事)。因为暂时不是本人电脑,所以很多信息不能马上整出来,之后再补上。至于这篇,经典设计早已烂熟于心,所以很快就post上来了

p.s. 厦大是全中国内地最美的大学,没有之一。
p.p.s 武大虽美,但是其大山大湖的大武汉之美,着实不适合我。真后悔当初第一志愿填的武大、而把厦大抛弃了。



【1】Engineering microbes to sense and eradicatePseudomonas aeruginosa, a human pathogen

Molecular Systems Biology 7 Article number: 521  doi:10.1038/msb.2011.55 Published online: 16 August 2011











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