科学家开发了一种基因改造的肠道细菌,试图分解导致肾结石的常见物质。
这种细菌在人体试验中被认为是安全的,但它发生了变异,并在两名试验参与者的肠道中持续存在,尽管接受了抗生素治疗。
研究团队正在尝试创造新的、更具抗性的菌株以避免这种情况的发生,并表示该疗法未来有潜力治疗其他疾病。
美国一项在人体中试验基因改造肠道细菌的研究出现了一个潜在的"逃逸者",这种微生物发生了变异。
斯坦福大学的研究团队对一种常见肠道细菌的菌株进行了早期临床试验,他们对该细菌进行了基因工程改造,以帮助预防肾结石。
然而,今天发表在《科学》杂志上的试验结果显示,结果喜忧参半。
虽然该疗法在健康志愿者中基本成功,但它未能治疗肾结石患者的潜在病因。
这种细菌还在两名健康志愿者的肠道中停留时间过长,尽管科学家们尽了最大努力想要清除它。
领导这项研究的斯坦福大学微生物学家韦斯顿·惠特克表示,所有协议都得到了遵守,"没有具体理由担心细菌持续存在的个体的健康"。
"这项技术的许多方面都出人意料地有效,我们已经明确识别出了需要进一步开发的部分,"惠特克博士说。
"我认为我们证明了继续采用这种方法是有前景的。"
研究人员对一种名为Phocaeicola vulgatus的细菌菌株进行了基因改造,赋予其两个新能力:分解称为草酸盐的化合物(可能导致肾结石)和食用一种在海藻中发现的化合物紫菜多糖。
"我们选择Phocaeicola vulgatus是因为它是肠道中最普遍和丰富的细菌之一,"惠特克博士说。
人类和其他大多数肠道细菌无法处理紫菜多糖,这为改造后的微生物提供了可靠的食物来源——只要试验参与者服用紫菜多糖补充剂。
这也提供了一种方便的方法来在实验结束后清除细菌:试验参与者只需停止服用紫菜多糖补充剂。至少这是理论上的设想。
在对改造后的微生物进行小鼠和大鼠测试后,研究人员进行了两次人体试验——一次有39名健康志愿者,另一次有20名患有肠道高草酸尿症(身体吸收过多草酸盐,导致频繁肾结石)的志愿者。
试验参与者要么服用装满细菌的药丸,要么服用安慰剂。
研究人员发现,改造后的微生物可以安全地在健康参与者的肠道中定植,并降低他们的草酸盐水平。
而且对于大多数参与者来说,在停止服用紫菜多糖后,细菌就消失了。
但有四名健康人在停止服用海藻补充剂后,细菌仍然存在。
这些研究参与者接受了抗生素治疗,在其中两人身上成功清除了改造后的微生物——但另外两人体内的细菌仍然存在。
"我们的细菌可能仍然存在于这些受试者体内,"惠特克博士说。
虽然这是一个新情况,但惠特克博士表示没有理由担心。
"我们引入的基因、细菌和功能在健康肠道中都很常见,因此我们认为这是相对安全的初步应用,"他说。
工程菌在健康参与者的肠道中持续存在是因为它们突变成了可以食用除紫菜多糖以外的其他食物。
因此,当紫菜多糖被移除后,这种肠道细菌只是开始食用其他物质。
在肾结石组的一些参与者中,细菌还突变成了降解草酸盐效率较低的形式。
细菌能够相互交换基因,这使它们能够迅速进化出新的特性。
据惠特克博士称,团队知道改造后的微生物可能发生突变,但"对其发生方式感到惊讶",因为实验室研究或健康志愿者中这个问题要少得多。
福斯特博士说,这是与细菌合作的一个已知问题。
"这些细菌一直在交换DNA。而大多数交换对我们来说可能和对我们有害一样有益。"
"这种特性不是这个菌株或这项技术的特征,而是细菌的普遍特征。"
虽然这项临床试验已被团队终止,但惠特克博士和福斯特博士都对这可能在未来提供的前景感到兴奋。
"虽然治疗结果令人失望,但我认为这背后有一些有趣的科学,这是我们正在跟进的,"惠特克博士说。
斯坦福大学团队现在已经设计出一种新的细菌菌株,具有三个必需基因,他说这将提供"三重保障"来防止突变。
研究人员尚未在患者身上测试这种新菌株,但在实验室中测试这种细菌时,它无法绕过添加基因所提供的保护。
福斯特博士说,这篇论文突出了细菌在治疗炎症性肠道疾病,甚至肠道癌症方面的潜力。
"在某些情况下,可能已经存在可以作为治疗剂的物种,因此将这些天然物种重新引入是有优势的,"他说。
"但在某些情况下,基因改造它们提供了更有效的治疗方式。"
"这篇论文是这个过程中的关键一步。"
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