研究发现芯片上的细菌可能会诊断出胃部疾病

美国研究人员已经研制出一种带有基因工程细菌的可摄取传感器，它可以诊断出胃部出血或其他胃肠道疾病。

根据周四发表在《科学》杂志上的一项研究，这种“单芯片细菌”方法将活细胞制成的传感器与超低功耗电子设备结合在一起，将细菌响应转换为无线信号，从而可以读取智能手机。

该论文的共同资深作者蒂莫西·卢(Timothy Lu)说：“通过将工程化的生物传感器与低功耗无线电子设备结合在一起，我们可以几乎实时地检测到人体中的生物信号，从而为人类健康应用提供新的诊断功能。”麻省理工学院(MIT)生物工程副教授。

根据该论文，传感器可以对血红素(血液中的一种成分)做出反应，并且可以在猪中工作。研究人员还设计了可以对称为硫代硫酸盐(一种炎症标记)的分子作出反应的传感器。

以前，合成生物学家通过产生诸如光的输出来对细菌进行工程改造，以对诸如环境污染物或疾病标记等刺激做出反应，但是通常需要专门的实验室设备来测量这种反应。

该论文的共同主要作者，前麻省理工学院的博士后菲利普·纳多说：“我们的想法是将细菌细胞包装在设备内部。” “当设备通过胃部时，细胞将被困住并继续行驶。”

首先，研究人员设计了一种益生菌大肠杆菌，以表达一种遗传回路，该回路使细菌遇到血红素时会发光。

然后，他们将细菌放入其定制设计的传感器的四个孔中，并被一个半透膜覆盖，该膜允许来自周围环境的小分子扩散通过。

每个孔的下方是一个光电晶体管，该光电晶体管可以测量细菌细胞产生的光量，并将信息中继到微处理器，该微处理器将无线信号发送到附近的计算机或智能手机。

研究人员还构建了一个可用于分析数据的Android应用。

传感器是一个长约3.8厘米的圆柱体，需要约13微瓦的功率。研究人员为该传感器配备了2.7伏电池，他们估计该电池可以为设备连续供电约1.5个月。研究人员称，它还可以由胃中酸性液体维持的伏打电池提供动力。

研究人员测试了猪中的可摄入传感器，结果表明它可以正确确定胃中是否有血液。他们预计这种传感器可以一次性使用，也可以设计成在消化道中保留数天或数周，从而发出连续的信号。

当前，如果怀疑人们因胃溃疡出血，则必须进行内镜检查以诊断问题，这通常需要对患者进行镇静。

为了帮助将该技术推向患者使用，研究人员计划减小传感器的尺寸，并研究细菌细胞在消化道中可以存活多长时间。他们还希望为除出血以外的胃肠道疾病开发传感器。

“目前，我们有四个检测位点，但是如果您可以将其扩展到16或256个，那么您可以拥有多种不同类型的细胞，并且能够并行读取所有细胞，从而实现更高通量的筛选，”纳多

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