隨著轉基因技術的不斷發展，轉基因作物、轉基因牲畜、轉基因疫苗等相繼出現，現在，科學家們又研製出了能夠檢測腫瘤的轉基因細菌。小鼠口服這種轉基因大腸桿菌後，細菌會經由腸道吸收進入肝臟，如果小鼠的肝臟內存在轉移瘤，細菌就會開始大量繁殖並產生螢光素（luciferin）；最終，螢光素會隨小鼠的尿液排出體外，只要尿液檢測發現小鼠尿液中出現螢光素，就說明小鼠出現了肝轉移瘤[1]。研究論文於5月27日發表在《科學》子刊《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）上。
在癌症致死的病例中，有90%都是因為癌症發生了擴散和轉移。肝臟是腸癌、乳腺癌、胰腺癌等轉移瘤發生的主要部位，而肝轉移瘤由於體積小且數量多，對臨床治療上提出了很大挑戰。雖然對肝轉移瘤的治療在近些年取得了一些進展，但由於診斷不及時，很多時候不能根治性切除腫瘤。因此，亟需一種能夠在早期發現肝轉移瘤存在的檢測方法。
由於腫瘤部位的免疫屏障受損，加上腐壞的腫瘤中心營養過剩，微生物通常會在此聚集繁殖。雖然人們過去也使用過細菌進行癌症治療，但都是直接將高濃度細菌注射到血液系統中，而這樣做會產生一定的安全隱患。為了讓細菌選擇性地只在肝臟內繁殖，並儘量減少其在全身的擴散，研究人員們希望用口服的方式，利用正常的生理消化過程，讓細菌從腸道通過肝門靜脈進入肝臟。
研究者通過轉基因手段製造了一種不會讓小鼠致病的大腸桿菌——E. coli Nissle 1917（EcN）。在給小鼠喂食這種菌以後，通過核磁共振成像和病例組織分析，發現EcN僅在長有轉移瘤的肝臟進行繁殖，在血液和其他健康器官上都基本檢測不到，並且小鼠在服用EcN後沒有出現不良反應。由於肝轉移瘤的來源較多，研究者分別利用人卵巢癌、腸癌，以及小鼠結腸癌、肺癌和胰腺癌細胞在小鼠身上誘導出了肝轉移瘤，結果發現EcN都可以在其中進行繁殖——這意味著，EcN可以用來探測各種原因引起的肝轉移瘤。
接下來就是這種轉基因細菌最神奇的地方了。EcN會產生半乳糖苷酶，這種酶能夠將LuGal（一種可溶的螢光素和半乳糖的結合體）分解產生螢光素。因此在給小鼠喂食EcN一定時間後，只需向小鼠血液中注入LuGal，收集尿液，然後利用試劑盒和分光光度計檢測其中的螢光素就可以了。
檢測原理：轉基因大腸桿菌EcN經小鼠口服後，會通過肝門靜脈被吸收至肝臟，並在肝臟內進行增殖。之後給小鼠血液內注射酶切底物引入的底物被益生菌產生的酶剪切，生成螢光素，隨尿液排除後即可進行檢測。圖片來源：研究論文
隨著患肝癌的病人越來越多，這種高敏感、無創、無放射性的方法可以用於長時間內的多次檢測。這種檢測方法不但有利於儘早發現肝轉移瘤，同時還能減少治療產生的毒副作用。一旦需要結束治療，只需服用抗生素就能將EcN從體內清除。此外，其他消化道腫瘤如大腸癌和結腸癌，也可以利用這一方法進行檢測。
研究人員希望今後可以將這種方法應用於臨床，不過在這之前，還需要進一步研究這種口服益生菌是否會對人腸道內的共生菌產生影響，以及是否會觸發免疫反應。另外，如果能夠開發出廉價的尿檢試紙，將會讓這種方法更加方便快捷。
參考文獻：
- Danino, Tal, et al. "Programmable probiotics for detection of cancer in urine."Science Translational Medicine 7.289 (2015): 289ra84-289ra84.
PS：「螢光素尿」意味著你患了癌症，那下圖這種呢？別擔心，你只是甜菜根（也可能是紅心火龍果或者紅莧菜）吃多了而已。
文章題圖：petapixel.com
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