基因编程微生物的发展正在推动替代疗法的前进。
目前，来自西班牙基因组调控中心（CRG）和PulmobioticsSL中心的研究团队开发出首个“活体药物”，用于治疗在医疗植入物表面生长的、对于传统抗生素具有抗药性的细菌，并完成了其在动物体内的试验。
在体内的医疗植入物完成放置后，往往会有细菌粘附在植入物表面形成一张“生物膜”，其结构及功能类似于一堵城墙，以抵御抗生素或人体免疫系统对于细菌的攻击。
为了破坏“这道墙”，科学家们设计了一种工程化细菌。通过基因编辑，工程菌可以产生和分泌溶解生物膜结构并杀死细菌的酶。
昨日，该研究已经发表在MolecularSystemsBiology杂志上。其结果表明，将经过改造的工程化细菌注射到感染部位附近，将有效摧毁由于金黄色葡萄球菌感染产生的生物膜。研究人员乐观估计，该成果将有助于推动活体疗法的开发，以消除诸如导管、起搏器和假肢关节等医疗植入物上的感染。
（来源：MolecularSystemsBiology）
据悉，医院获得性感染的80%，而金黄色葡萄球菌(S.aureus)是促发该类感染的主要细菌之一。传统的抗生素药物对于金黄色葡萄球菌感染束手无策反应，患者需要依靠手术切除受感染的医疗植入物。
除手术之外，其它替代疗法还包括使用抗体或酶类药物，但该类治疗均为广谱治疗手段，对正常组织和细胞同样有杀灭作用，将导致不良副作用。
研究人员设想，在生物膜附近引入直接产生酶的活生物体将是一种更安全、更便宜的治疗感染的方法。细菌是一种理想的载体，因为它们的基因组很小，可以通过简单的基因编辑操作将其进行修改。
最终，研究人员选择对肺炎支原体进行工程改造，这种细菌是人类肺部疾病的病原体。不过，这种常见细菌没有细胞壁，这就使其可以表达靶向病原菌肽聚糖的蛋白质，并有助于逃避人体免疫系统的检测。此外，该类细菌还具有较低的变异风险，并且其修饰基因转移的可能性也更低。
通过基因修饰，工程化肺炎支原体不再具备致病性，并能够更高效地分泌两种不同的酶来溶解生物膜并攻击嵌入其中的细菌的细胞壁，从而杀灭感染。
图丨工程菌株在体外和体内有效地溶解金黄色葡萄球菌生物膜（来源：MolecularSystemsBiology）
该研究在体外、离体和小鼠体内三种环境中分别针对发生感染的导管进行测试，结果表明，工程化肺炎支原体成功地治愈三种测试条件下的感染。论文作者声称，在小鼠皮下注射该疗法治愈了82%接受治疗的动物的感染。
除此之外，考虑到肺炎支原体天然具备定植于人类呼吸道的能力，该技术在未来用于治疗呼吸道处生物膜相关感染或将具备一定优势。
“我们的技术基于合成生物学和活体生物疗法，呼吸系统疾病是首要目标之一。下一个挑战是解决大规模生产和制造问题，预计在年开始临床试验。”本次研究的共同通讯作者，兼PulmobioticsSL首席科学官MaríaLluch表示。
经修饰的细菌也可能对其他疾病有长期的应用。“细菌是‘活药’的理想载体，因为它们可以负载给定的治疗蛋白质来到疾病的所在地，”该研究的共同作者LuisSerrano总结道，“该技术的一个好处是，一旦它们到达目的地，细菌载体就会提供治疗分子的连续和局部生产。就像车辆一样，针对不同疾病可以通过改造让细菌负载各种分子，这在未来可能会有更多应用。”
目前，这项工作已经得到了“laCaixa”基金会、欧洲研究委员会(ERC)、欧盟地平线研究和创新计划下MycoSynVac项目以及加泰罗尼亚政府和SaludCarlosIII研究所的支持。
PulmobioticsSL是年分拆自西班牙巴塞罗那基因组调控中心(CRG)的一家临床前生命科学公司，该公司正在利用合成生物学为各种类型的肺部疾病开发新的治疗方法和疫苗。其短期的治疗目标指向了呼吸机相关性肺炎(VAP)。
去年4月，PulmobioticsSL已从西班牙生物医学风险投资公司InvivoVentures处获得了万欧元的种子轮融资。