加利福尼亚大学、圣地亚哥和麻省理工学院（MIT）的科学家们描述了一种检测小鼠肝癌转移的新方法。这种方法使用非处方的益生菌基因编程，产生在肝癌转移时尿液中容易检测到的信号。发表在《科学转化医学》上的这项新研究的结果表明，基因程序化的益生菌可能有助于在疾病进展早期发现肝癌转移。
肝癌转移难以通过常规影像学发现，因此需要及时发现转移灶的新方法。癌症的转移扩散导致90%的癌症相关死亡，而肝癌转移对于临床医生来说尤其具有挑战性，部分原因是因为它们的体积小，以及肝癌的多样性。如果早期发现肝癌转移，患者生存率更高。
通过使用益生菌作为小鼠肝转移早期检测的平台，研究人员利用了某些细菌能够直接从胃肠道进入肝脏的事实，以及某些细菌被吸引到肿瘤的事实。在过去的大约100年里，科学家们越来越意识到以前被认为是无菌的环境中的细菌，例如肿瘤，表明细菌是正常人类生理学的一部分。
研究人员表示：“这是某细菌选择性地在肿瘤的早期发现，没有人确切知道其原因，但这可能是由于缺乏免疫监视和肿瘤内的营养物质的供应，细菌可以自由生长，而不受免疫系统的干扰。”
有了这些知识，研究人员开始开发利用肝癌小鼠模型，通过益生菌大肠杆菌Nissle 1917的检测，来实现肝癌转移的一种简单测试方法（ECN）。首先，他们需要检验一种口服益生菌是否具有转移肝癌的想法，这一点以前只在细菌直接进入血流时表现出来。
“ECN是一个安全的和广泛使用的益生菌，事实上，我们能够从亚马逊订购它，并用它来表达我们想要的基因。接下来，我们需要看看它在我们的小鼠模型中的行为。”
当研究人员收到细菌之后，细胞被设计在一块圆形的DNA质粒中，其中表达的一个基因使细菌的酶自然产生发光信号。“因为细菌正在发光，我们能够看到它们正像我们所希望的那样定位到转移灶上。然而，这种信号很难在老鼠体内检测到，在人类体内更是如此。我们需要想出另一种方法，让细菌可以报告肿瘤的存在。”
为了做到这一点，该小组设计了细菌LacZ，LacZ是一种编码蛋白β半乳糖苷酶的基因，当细菌生长在含有其底物的培养基上时，这种酶会使细菌呈现蓝色。在动物体内，酶活性的产物在尿液中被排出，并使其变色；如果出现肝癌转移，老鼠的尿液就会变红。研究人员还添加了基因盒，以确保在肿瘤中定居的细菌含有他们的质粒。其中一组基因含有一种毒素，如果细菌发生突变从而失去质粒，就会杀死它们。另一种是在DNA复制过程中，质粒移动到细菌细胞的相反端，这就保证了每个子细胞都会收到一份拷贝。
这种新方法将有助于早期发现肝癌，从而增加成功治疗肝癌的机会，在癌症的早期检测中使用益生菌有多种原因，首先，益生菌对抗生素很敏感，一旦病人完成任务，抗生素就能迅速清除出他们的系统。第二，益生菌会做他们擅长的事情--生长。这意味着患者只需获得足够的益生菌，就能确保一种细菌到达目标位置。这项研究跟踪观察了这些小鼠口服益生菌一年多的时间，发现没有任何有害的健康影响。
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