炎症性腸病雖然致死率較低，但長期以來，也面臨著診斷困難和難以根治的問題，被稱為“綠色癌症”。

近日，華東理工大學生物工程學院院長葉邦策教授及該院副教授周英團隊在《細胞—宿主與微生物》上發表了一項研究成果。該團隊開發了一株智能工程菌——i-ROBOT，可實現在體無創實時監測和記錄炎症性腸病的發生與發展，並以自調控的給藥模式緩解病症。

各色技術上陣診斷“綠色癌症”

炎症性腸病是胃腸道最常見的慢性炎症性疾病，包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎。腹痛、腹瀉、便血等是炎症性腸病主要的症狀表現。

當前炎症性腸病的診斷方法在臨床上主要有腸鏡、電子微膠囊腸鏡等。論文通訊作者葉邦策介紹，腸鏡檢查的好處是直觀，可以觀察到人體整個腸道的情況。“但腸鏡檢查是一項有創檢查，在操作過程中難免損傷腸道黏膜，造成少量出血，引起被檢者的不適感，患者依從性差。”葉邦策補充道，“也有無痛腸鏡，但這種方式有一定風險，做這種檢查前需要患者進行全身麻醉，對患有心臟病和肺部疾病的人來說，風險較大。”

電子微膠囊腸鏡是近年來新興的檢查方式，葉邦策介紹，與傳統腸鏡相比，其對患者造成的痛苦更小、適應性更強，能檢查傳統腸鏡無法到達的回腸、空腸等。但膠囊在消化道運動的過程中，無法人為控制其運動軌跡，其在消化道等位置會隨機翻轉，產生視覺盲區，有可能導致錯過病變部位、延誤病情等情況發生，且電子微膠囊腸鏡的檢查費用更高，給患者帶來的經濟壓力更大。

智能工程菌是炎症性腸病的新興診斷方式之一。葉邦策介紹，他們會提前3天將智能工程菌通過口服灌胃的方式送入小鼠體內，等腸炎造模給藥結束后通過分析糞便中存在的智能工程菌的熒光信號和基因組DNA突變情況，確定腸道炎症發生、發展程度。

“智能工程菌在診斷靈敏性、便捷性以及成本上都具有無法比擬的優勢，但目前仍僅能通過分析糞便樣品來評估疾病的有無或嚴重程度，而難以實施在體原位診斷。”葉邦策表示，“此外，智能工程菌的生物安全性還需進一步加強。”

治療方法從抗炎藥物到智能活菌機器人

為了攻克炎症性腸病，專家們想了不少辦法。過去，炎症性腸病的主要治療方法是使用抗炎藥物和免疫調節藥物。葉邦策介紹，隨著腸道微生物研究的深入，過去十年間，調節腸道微生態、使用智能活菌成為炎症性腸病的研究熱點，創新研究不斷涌現。

葉邦策團隊開發的i-ROBOT是使用大腸杆菌Nissle1917作為底盤細胞進行改造的。葉邦策介紹，i-ROBOT能夠感知低濃度的炎症標志物，具有診斷早期腸炎的潛力。同時，i-ROBOT還能記錄疾病發生與發展的信息，幫助監測胃腸道健康狀態。

當然，i-ROBOT的功能遠不止於此。葉邦策表示，i-ROBOT還可以在病灶部位根據疾病的嚴重程度釋放相應濃度的藥物，在實現有效治療的同時，又能避免因過度用藥而產生的副作用。

“我們認為智能工程菌是智能活菌機器人的一種。”葉邦策補充道，“智能工程菌具備優異的感知和收集周圍環境信息的能力，能夠與周圍環境進行互動，並能在特定時間和地點採取特定的行動。”

近年來，“糞便也能治病”的冷知識刷新了不少人的認知，通過糞菌移植治療炎症性腸病也受到越來越多的關注。糞菌移植是將健康人的腸道菌群植入患者腸道，重建腸道微生態系統，以此治療腸道疾病。糞菌移植成為炎症性腸病治療的一種新選擇。然而，葉邦策提醒道：“盡管有很多陽性的結果支持糞菌移植的可行性，但是目前一些安全性、倫理性問題尚未得到很好地解決，糞菌移植療法還存在爭議。”

發展交叉學科或可破解炎症性腸病診療難題

葉邦策介紹，當前，許多研究証明了智能工程菌具有在活體內診斷和治療疾病的應用潛力，且智能工程菌逐步朝著智能化和臨床應用性的方向發展。其中，功能穩定性、臨床效力和安全性是決定智能工程菌能否成功應用於臨床的關鍵。

葉邦策表示：“合成生物學為智能工程菌感應疾病標志物的種類及傳感性能提供了很好的策略，然而僅僅依靠合成生物學難以解決所有問題。”

葉邦策認為，交叉學科的發展為此提供了新的契機，例如將合成生物學與材料和化學科學相結合，能夠增強智能工程菌的定植性、靶向性和可控性，進而實現炎症部位的在體原位成像檢測。

此外，智能工程菌的安全性也是限制其臨床應用的重要因素，為了應對智能工程菌可能導致的抗性轉移、代謝物毒性等問題，研究者們仍在優化技術方案，通過不使用抗性基因作為篩選標記、選擇更安全的益生菌作為智能工程菌的底盤、進行細菌毒力因子的敲除、對逃逸細菌進行有效的控制和清除等策略，有針對性地解決相關難題。

談到智能工程菌的應用前景時，葉邦策表示，從診斷的角度來說，如果智能工程菌能夠通過臨床試驗，運用到炎症性腸病的臨床治療中，將打破傳統腸道疾病的診斷模式，部分替代侵入性的腸鏡檢測，能讓受檢者在沒有任何痛苦的情況下，診斷出其是否罹患炎症性腸病。（駱香茹）

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