'如何做到百病不侵，未來可植入基因修飾細胞'

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物學與生物工程學教授馬丁·富塞內格爾研究小組賦予經過基因修飾的體細胞降低尿酸的能力。試驗顯示，將含有 200 萬個這種細胞的微型膠囊注射到尿酸偏高的小鼠腹腔內，可以使小鼠在整個試驗周內的血藥濃度和尿率恢復到正常水平。

馬丁·富塞內格爾研究小組通過數次小鼠試驗證明，這項技術在痛風預防以及糖尿病和肥胖症的治療方面頗有成效。

效力持續數月

自主生物植入物具有令人矚目的優勢。“它們能夠縮短診斷與治療之間的時間，根據患者身體狀況來調整治療方法。”馬丁·富塞內格爾指出，“患者甚至不需要考慮治療事宜。不過，每隔三四個月需要更換植入物，以避免周圍形成纖維組織，影響它正常工作。”

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物學與生物工程學教授馬丁·富塞內格爾研究小組賦予經過基因修飾的體細胞降低尿酸的能力。試驗顯示，將含有 200 萬個這種細胞的微型膠囊注射到尿酸偏高的小鼠腹腔內，可以使小鼠在整個試驗周內的血藥濃度和尿率恢復到正常水平。

馬丁·富塞內格爾研究小組通過數次小鼠試驗證明，這項技術在痛風預防以及糖尿病和肥胖症的治療方面頗有成效。

效力持續數月

自主生物植入物具有令人矚目的優勢。“它們能夠縮短診斷與治療之間的時間，根據患者身體狀況來調整治療方法。”馬丁·富塞內格爾指出，“患者甚至不需要考慮治療事宜。不過，每隔三四個月需要更換植入物，以避免周圍形成纖維組織，影響它正常工作。”

美國明尼蘇達大學研究人員修飾了乳酸乳球菌，使其能夠抵禦通常耐抗菌素的致病菌腸球菌。體外試驗中，修飾後的乳酸乳球菌能大大抑制腸球菌增殖，殘留的腸球菌僅為萬分之一！

給患者接種細菌（如通過吞服含有可以持久寄居於腸道內的細菌膠囊）應足以改造其體內菌群達“數週、數月，甚至更長時間”。

這種治療方法還可規避傳統生物藥品（直接源於生物的高效分子）的不足，如需要注射（口服會降低療效）、生產成本高——“因為必須在無菌環境中提純和保存。”路易斯·費爾南德斯解釋道。

自主生物植入物的潛在用途非常多，只取決於研究人員的想象力。因為藉助DNA所含的四種鹼基，可以對各種功能進行編程（相比之下，計算機程序只有0和1兩種符號可以用）。

目前，研究人員有幾個夢想。如利用能夠週期性調節基因表達的DNA序列，開發出能與睡眠覺醒節律同步的生物植入物；運用能夠計算基因激活次數的DNA序列，來避免用藥過度；甚至使植入物能夠綜合各種生理信號，成為真正的“醫學專家”，做出正確的診斷。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物學與生物工程學教授馬丁·富塞內格爾研究小組賦予經過基因修飾的體細胞降低尿酸的能力。試驗顯示，將含有 200 萬個這種細胞的微型膠囊注射到尿酸偏高的小鼠腹腔內，可以使小鼠在整個試驗周內的血藥濃度和尿率恢復到正常水平。

馬丁·富塞內格爾研究小組通過數次小鼠試驗證明，這項技術在痛風預防以及糖尿病和肥胖症的治療方面頗有成效。

效力持續數月

自主生物植入物具有令人矚目的優勢。“它們能夠縮短診斷與治療之間的時間，根據患者身體狀況來調整治療方法。”馬丁·富塞內格爾指出，“患者甚至不需要考慮治療事宜。不過，每隔三四個月需要更換植入物，以避免周圍形成纖維組織，影響它正常工作。”

美國明尼蘇達大學研究人員修飾了乳酸乳球菌，使其能夠抵禦通常耐抗菌素的致病菌腸球菌。體外試驗中，修飾後的乳酸乳球菌能大大抑制腸球菌增殖，殘留的腸球菌僅為萬分之一！

給患者接種細菌（如通過吞服含有可以持久寄居於腸道內的細菌膠囊）應足以改造其體內菌群達“數週、數月，甚至更長時間”。

這種治療方法還可規避傳統生物藥品（直接源於生物的高效分子）的不足，如需要注射（口服會降低療效）、生產成本高——“因為必須在無菌環境中提純和保存。”路易斯·費爾南德斯解釋道。

自主生物植入物的潛在用途非常多，只取決於研究人員的想象力。因為藉助DNA所含的四種鹼基，可以對各種功能進行編程（相比之下，計算機程序只有0和1兩種符號可以用）。

目前，研究人員有幾個夢想。如利用能夠週期性調節基因表達的DNA序列，開發出能與睡眠覺醒節律同步的生物植入物；運用能夠計算基因激活次數的DNA序列，來避免用藥過度；甚至使植入物能夠綜合各種生理信號，成為真正的“醫學專家”，做出正確的診斷。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究人員通過修飾人體細胞來調節食慾。為此，他們修改人體細胞基因組，使得攝入過多脂肪後出現的脂類能夠激活為抑制食慾激素編碼的基因。該基因受到細菌分子 TtgR 抑制。為了使 TtgR 在出現脂類時不再起抑制作用，研究人員將它融合進脂肪酸受體。

研究人員還設想通過不同方式激活自主生物植入物，或者使其休眠。如，鑑於某些DNA序列可隨溫度變化起反應的特性，美國麻省理工學院生物工程學教授詹姆斯·科林斯（James Collins）打算“研製一些細胞，讓這些細胞檢測早期發熱並且產生抑制發熱的物質”。

2015年，馬丁·富塞內格爾通過小鼠試驗證明，可以通過塗抹潤膚露，使其中的對羥基苯甲酸酯（化學防腐劑）滲入皮膚，激活皮下植入物的某個基因。“使用人體細菌或細胞能夠構建如此巧妙的調節系統，這真是太神奇了！”他為此興奮不已。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物學與生物工程學教授馬丁·富塞內格爾研究小組賦予經過基因修飾的體細胞降低尿酸的能力。試驗顯示，將含有 200 萬個這種細胞的微型膠囊注射到尿酸偏高的小鼠腹腔內，可以使小鼠在整個試驗周內的血藥濃度和尿率恢復到正常水平。

馬丁·富塞內格爾研究小組通過數次小鼠試驗證明，這項技術在痛風預防以及糖尿病和肥胖症的治療方面頗有成效。

效力持續數月

自主生物植入物具有令人矚目的優勢。“它們能夠縮短診斷與治療之間的時間，根據患者身體狀況來調整治療方法。”馬丁·富塞內格爾指出，“患者甚至不需要考慮治療事宜。不過，每隔三四個月需要更換植入物，以避免周圍形成纖維組織，影響它正常工作。”

美國明尼蘇達大學研究人員修飾了乳酸乳球菌，使其能夠抵禦通常耐抗菌素的致病菌腸球菌。體外試驗中，修飾後的乳酸乳球菌能大大抑制腸球菌增殖，殘留的腸球菌僅為萬分之一！

給患者接種細菌（如通過吞服含有可以持久寄居於腸道內的細菌膠囊）應足以改造其體內菌群達“數週、數月，甚至更長時間”。

這種治療方法還可規避傳統生物藥品（直接源於生物的高效分子）的不足，如需要注射（口服會降低療效）、生產成本高——“因為必須在無菌環境中提純和保存。”路易斯·費爾南德斯解釋道。

自主生物植入物的潛在用途非常多，只取決於研究人員的想象力。因為藉助DNA所含的四種鹼基，可以對各種功能進行編程（相比之下，計算機程序只有0和1兩種符號可以用）。

目前，研究人員有幾個夢想。如利用能夠週期性調節基因表達的DNA序列，開發出能與睡眠覺醒節律同步的生物植入物；運用能夠計算基因激活次數的DNA序列，來避免用藥過度；甚至使植入物能夠綜合各種生理信號，成為真正的“醫學專家”，做出正確的診斷。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究人員通過修飾人體細胞來調節食慾。為此，他們修改人體細胞基因組，使得攝入過多脂肪後出現的脂類能夠激活為抑制食慾激素編碼的基因。該基因受到細菌分子 TtgR 抑制。為了使 TtgR 在出現脂類時不再起抑制作用，研究人員將它融合進脂肪酸受體。

研究人員還設想通過不同方式激活自主生物植入物，或者使其休眠。如，鑑於某些DNA序列可隨溫度變化起反應的特性，美國麻省理工學院生物工程學教授詹姆斯·科林斯（James Collins）打算“研製一些細胞，讓這些細胞檢測早期發熱並且產生抑制發熱的物質”。

2015年，馬丁·富塞內格爾通過小鼠試驗證明，可以通過塗抹潤膚露，使其中的對羥基苯甲酸酯（化學防腐劑）滲入皮膚，激活皮下植入物的某個基因。“使用人體細菌或細胞能夠構建如此巧妙的調節系統，這真是太神奇了！”他為此興奮不已。

馬丁·富塞內格爾曾在2014年完成了一項驚人試驗：用意念來激活細胞植入物！研究小組採用了相關技術，首先在受試者頭上安置數臺傳感器，將受試者的腦電圖傳遞給計算機。當計算機發現受試者大腦處於特定活動狀態時（全神貫注、思考等），就會遠程激活植入小鼠皮下的微型發光二極管，通過光敏感蛋白的作用，使鄰近的細胞植入物中某一基因開始表達。

邁向人體控制

由此看來，自主生物植入物具有極為廣泛的應用範圍。那麼，風險是否存在？經過基因修飾的生物會不會把基因傳遞給其他細菌或者細胞？細菌有沒有可能逸出原來的環境而進入其他環境呢？

研究人員認為，置入膠囊的細胞，因為有膠囊與外界隔開，所以逸出的風險很小。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物學與生物工程學教授馬丁·富塞內格爾研究小組賦予經過基因修飾的體細胞降低尿酸的能力。試驗顯示，將含有 200 萬個這種細胞的微型膠囊注射到尿酸偏高的小鼠腹腔內，可以使小鼠在整個試驗周內的血藥濃度和尿率恢復到正常水平。

馬丁·富塞內格爾研究小組通過數次小鼠試驗證明，這項技術在痛風預防以及糖尿病和肥胖症的治療方面頗有成效。

效力持續數月

自主生物植入物具有令人矚目的優勢。“它們能夠縮短診斷與治療之間的時間，根據患者身體狀況來調整治療方法。”馬丁·富塞內格爾指出，“患者甚至不需要考慮治療事宜。不過，每隔三四個月需要更換植入物，以避免周圍形成纖維組織，影響它正常工作。”

美國明尼蘇達大學研究人員修飾了乳酸乳球菌，使其能夠抵禦通常耐抗菌素的致病菌腸球菌。體外試驗中，修飾後的乳酸乳球菌能大大抑制腸球菌增殖，殘留的腸球菌僅為萬分之一！

給患者接種細菌（如通過吞服含有可以持久寄居於腸道內的細菌膠囊）應足以改造其體內菌群達“數週、數月，甚至更長時間”。

這種治療方法還可規避傳統生物藥品（直接源於生物的高效分子）的不足，如需要注射（口服會降低療效）、生產成本高——“因為必須在無菌環境中提純和保存。”路易斯·費爾南德斯解釋道。

自主生物植入物的潛在用途非常多，只取決於研究人員的想象力。因為藉助DNA所含的四種鹼基，可以對各種功能進行編程（相比之下，計算機程序只有0和1兩種符號可以用）。

目前，研究人員有幾個夢想。如利用能夠週期性調節基因表達的DNA序列，開發出能與睡眠覺醒節律同步的生物植入物；運用能夠計算基因激活次數的DNA序列，來避免用藥過度；甚至使植入物能夠綜合各種生理信號，成為真正的“醫學專家”，做出正確的診斷。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究人員通過修飾人體細胞來調節食慾。為此，他們修改人體細胞基因組，使得攝入過多脂肪後出現的脂類能夠激活為抑制食慾激素編碼的基因。該基因受到細菌分子 TtgR 抑制。為了使 TtgR 在出現脂類時不再起抑制作用，研究人員將它融合進脂肪酸受體。

研究人員還設想通過不同方式激活自主生物植入物，或者使其休眠。如，鑑於某些DNA序列可隨溫度變化起反應的特性，美國麻省理工學院生物工程學教授詹姆斯·科林斯（James Collins）打算“研製一些細胞，讓這些細胞檢測早期發熱並且產生抑制發熱的物質”。

2015年，馬丁·富塞內格爾通過小鼠試驗證明，可以通過塗抹潤膚露，使其中的對羥基苯甲酸酯（化學防腐劑）滲入皮膚，激活皮下植入物的某個基因。“使用人體細菌或細胞能夠構建如此巧妙的調節系統，這真是太神奇了！”他為此興奮不已。

馬丁·富塞內格爾曾在2014年完成了一項驚人試驗：用意念來激活細胞植入物！研究小組採用了相關技術，首先在受試者頭上安置數臺傳感器，將受試者的腦電圖傳遞給計算機。當計算機發現受試者大腦處於特定活動狀態時（全神貫注、思考等），就會遠程激活植入小鼠皮下的微型發光二極管，通過光敏感蛋白的作用，使鄰近的細胞植入物中某一基因開始表達。

邁向人體控制

由此看來，自主生物植入物具有極為廣泛的應用範圍。那麼，風險是否存在？經過基因修飾的生物會不會把基因傳遞給其他細菌或者細胞？細菌有沒有可能逸出原來的環境而進入其他環境呢？

研究人員認為，置入膠囊的細胞，因為有膠囊與外界隔開，所以逸出的風險很小。

美國加利福尼亞的研究人員幾次三番地對大腸桿菌進行重新編程，使之能夠優先感染癌細胞。體外試驗顯示，這種大腸桿菌能夠有效地感染肝癌、宮頸癌和骨癌的細胞。因此，它可以用於治療多種癌症，同時避免健康細胞受到損傷。

至於在人體內自由生長繁殖的細菌，他們構思了好幾個安全方案。路易斯·費爾南德斯提出：“可以為細菌編程，使細菌依賴於腸道中的某些維生素，脫離這個環境便無法存活。為了避免基因傳遞，還可以在治療基因之外，給細菌增加安全DNA序列。萬一基因轉移到其他菌株，安全DNA序列就會顯示出毒性。”

對於細菌型與細胞型自主生物植入物，都可以通過化學信號、光信號等外部信號來激活細胞凋亡。

合成生物學的最終目標是重塑生命。隨著這門學科的發展，自主生物植入物的安全性將得到不斷提升。“將細菌原來的基因組完全清空，再一個鹼基一個鹼基地重新合成新的基因組，就可以保留必要的基因，從而更好地控制基因特性。”路易斯·費爾南德斯擔保道。

把經過基因修飾的細胞植入人體，從而自動發現並治療各種疾病——這個設想或將成為現實。

近10年來，研究人員和生物技術工程師取得了一項非凡成就。他們運用細胞和細菌研發出堪稱真正“自主機器人醫生”的生物植入物。只要將它們植入人體，就能檢測出各種細微的生理失調，並立即進行有針對性的治療。

包括檢查、診斷、處方和治療的整個治病過程將在瞬間完成，根本不需要醫生、藥劑師，甚至患者本人的參與。

自主生物植入物向人們展現出令人振奮的前景，其研發則有賴於合成生物學。這是一門完全突破傳統的生命工程學科，它通過大膽的基因操作，製造出研究、工業或醫學領域所需的全新生物學功能。

以色列魏茨曼研究所分子計算機實驗室研究員湯姆·冉（Tom Ran）介紹說：“利用從不同生物基因組得到的DNA片段，能夠建立基因迴路，擔負前所未有的複雜功能。”檢測及遏制疾病即其中兩項。瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物科技與生物工程教授馬丁·富塞內格爾（Martin Fussenegger）總結說：“進化來不及提供的東西，被我們製造了出來。”

預防與治療

對這些智能生物機器的試驗始於10年前。第一批生物植入物採用細菌製成，細菌的基因組很小，較容易操作。研究人員將一些細菌轉變為腫瘤和傳染病的真正剋星。比如，他們賦予細菌特定的分子傳感器，使之能夠識別癌細胞或致病菌，並且將其殺滅。

治療原理

為了治療傳染病和癌症，可以在患者身上臨時多點接種這類細菌。另外，也可以將它們植入健康人體內以預防疾病。為此，需要選擇一些生活在人體消化道、呼吸系統、皮膚等處的細菌。

醫生們認為，自主生物植入物還能有很多其他用途，比如治療慢性病、代謝病、炎性疾病等。西班牙國家生物技術中心的路易斯·費爾南德斯（Luis Fernández）指出：“有些生活在肺臟的細菌，可以用來治療先天性黏液稠厚症。”美國哈佛大學系統生物學教授帕梅拉·西爾弗（Pamela Silver）則設想“藉助皮膚上的細菌，來幫助傷口癒合”。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院馬丁·富塞內格爾教授實施了幾次基因插入，使得經過修飾的人體胚胎細胞在出現高血酸的時候能夠產生胰島素。有朝一日，這種技術有望造福於人類糖尿病患者，使他們擺脫每天針刺手指採血驗血糖和注射胰島素降血糖的痛苦。

近幾年出現了第二代自主生物植入物。這類生物植入物採用人體細胞製成，與細菌相比具有更多優點，能夠產生更多種適合人體的分子。

目前，研究人員並未考慮將各種外來DNA序列直接導入患者的細胞。因為，風險太大，而且過於複雜。他們更希望在體外對患者或健康人的體細胞進行修飾，然後以可逆方式植入皮下。經過基因修飾的細胞覆蓋著一層膜，可以免受免疫系統排斥。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院生物學與生物工程學教授馬丁·富塞內格爾研究小組賦予經過基因修飾的體細胞降低尿酸的能力。試驗顯示，將含有 200 萬個這種細胞的微型膠囊注射到尿酸偏高的小鼠腹腔內，可以使小鼠在整個試驗周內的血藥濃度和尿率恢復到正常水平。

馬丁·富塞內格爾研究小組通過數次小鼠試驗證明，這項技術在痛風預防以及糖尿病和肥胖症的治療方面頗有成效。

效力持續數月

自主生物植入物具有令人矚目的優勢。“它們能夠縮短診斷與治療之間的時間，根據患者身體狀況來調整治療方法。”馬丁·富塞內格爾指出，“患者甚至不需要考慮治療事宜。不過，每隔三四個月需要更換植入物，以避免周圍形成纖維組織，影響它正常工作。”

美國明尼蘇達大學研究人員修飾了乳酸乳球菌，使其能夠抵禦通常耐抗菌素的致病菌腸球菌。體外試驗中，修飾後的乳酸乳球菌能大大抑制腸球菌增殖，殘留的腸球菌僅為萬分之一！

給患者接種細菌（如通過吞服含有可以持久寄居於腸道內的細菌膠囊）應足以改造其體內菌群達“數週、數月，甚至更長時間”。

這種治療方法還可規避傳統生物藥品（直接源於生物的高效分子）的不足，如需要注射（口服會降低療效）、生產成本高——“因為必須在無菌環境中提純和保存。”路易斯·費爾南德斯解釋道。

自主生物植入物的潛在用途非常多，只取決於研究人員的想象力。因為藉助DNA所含的四種鹼基，可以對各種功能進行編程（相比之下，計算機程序只有0和1兩種符號可以用）。

目前，研究人員有幾個夢想。如利用能夠週期性調節基因表達的DNA序列，開發出能與睡眠覺醒節律同步的生物植入物；運用能夠計算基因激活次數的DNA序列，來避免用藥過度；甚至使植入物能夠綜合各種生理信號，成為真正的“醫學專家”，做出正確的診斷。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院研究人員通過修飾人體細胞來調節食慾。為此，他們修改人體細胞基因組，使得攝入過多脂肪後出現的脂類能夠激活為抑制食慾激素編碼的基因。該基因受到細菌分子 TtgR 抑制。為了使 TtgR 在出現脂類時不再起抑制作用，研究人員將它融合進脂肪酸受體。

研究人員還設想通過不同方式激活自主生物植入物，或者使其休眠。如，鑑於某些DNA序列可隨溫度變化起反應的特性，美國麻省理工學院生物工程學教授詹姆斯·科林斯（James Collins）打算“研製一些細胞，讓這些細胞檢測早期發熱並且產生抑制發熱的物質”。

2015年，馬丁·富塞內格爾通過小鼠試驗證明，可以通過塗抹潤膚露，使其中的對羥基苯甲酸酯（化學防腐劑）滲入皮膚，激活皮下植入物的某個基因。“使用人體細菌或細胞能夠構建如此巧妙的調節系統，這真是太神奇了！”他為此興奮不已。

馬丁·富塞內格爾曾在2014年完成了一項驚人試驗：用意念來激活細胞植入物！研究小組採用了相關技術，首先在受試者頭上安置數臺傳感器，將受試者的腦電圖傳遞給計算機。當計算機發現受試者大腦處於特定活動狀態時（全神貫注、思考等），就會遠程激活植入小鼠皮下的微型發光二極管，通過光敏感蛋白的作用，使鄰近的細胞植入物中某一基因開始表達。

邁向人體控制

由此看來，自主生物植入物具有極為廣泛的應用範圍。那麼，風險是否存在？經過基因修飾的生物會不會把基因傳遞給其他細菌或者細胞？細菌有沒有可能逸出原來的環境而進入其他環境呢？

研究人員認為，置入膠囊的細胞，因為有膠囊與外界隔開，所以逸出的風險很小。

美國加利福尼亞的研究人員幾次三番地對大腸桿菌進行重新編程，使之能夠優先感染癌細胞。體外試驗顯示，這種大腸桿菌能夠有效地感染肝癌、宮頸癌和骨癌的細胞。因此，它可以用於治療多種癌症，同時避免健康細胞受到損傷。

至於在人體內自由生長繁殖的細菌，他們構思了好幾個安全方案。路易斯·費爾南德斯提出：“可以為細菌編程，使細菌依賴於腸道中的某些維生素，脫離這個環境便無法存活。為了避免基因傳遞，還可以在治療基因之外，給細菌增加安全DNA序列。萬一基因轉移到其他菌株，安全DNA序列就會顯示出毒性。”

對於細菌型與細胞型自主生物植入物，都可以通過化學信號、光信號等外部信號來激活細胞凋亡。

合成生物學的最終目標是重塑生命。隨著這門學科的發展，自主生物植入物的安全性將得到不斷提升。“將細菌原來的基因組完全清空，再一個鹼基一個鹼基地重新合成新的基因組，就可以保留必要的基因，從而更好地控制基因特性。”路易斯·費爾南德斯擔保道。

這的確有希望辦到，因為2010年，研究人員曾用一臺機器創造出世界首個完全由人造基因組控制的單細胞細菌。

儘管如此，研究人員依然面臨重大挑戰。還要等上多年，人人都能植入“微型醫生”的時代才會到來。到那時，現實中的醫生將遭遇真正的競爭對手。

撰文 Elsa Abdoun

編譯 李曉樺