本文轉載自藥明康德微信公眾號（ID：WuXiAppTecChina）
想象一下，未來可以通過服用這些改造後的益生菌來檢測和治療癌症， 甚至是其他疾病。 我們能夠改造細菌，為癌症研究打開了新的天地。
Imagine in the future taking a programmed probiotic that could detect and treat cancer, or even other diseases. Our ability to program bacteria and program life opens up new horizons in cancer research.
演講實錄：
我們身體裡的細菌數目似乎比銀河系中的星星還要多。 微生物群落構成我們體內必不可少的一部分。並且，隨著DNA分子編輯技術的發展，現在我們能像編寫程序一樣，來對細菌的基因進行定向改造了。
你看到的這張圖， 這是我所改造的第一款細菌。 就像寫程序代碼那樣， 我們依據不同的算法輸出和撰寫DNA序列， 並使其在細菌體內進行表達。這個工程菌能表達熒光蛋白， 並會生成一個小分子， 讓細菌進行交流和溝通。
基因工程對細菌進行定向改造（圖片來源：Medgadget）
工程菌的使命，表達目的基因
那麼再讓我們看看這個動態圖，圖中顯示的是正在繁殖的菌落。 我們現有的基因工程項目則是改造這些細菌，使其產生小分子， 而這些信號分子在數千個細菌個體之間遊移， 來指導它們何時開啟和關閉相應的功能。
這些讓細菌同步的信號分子移動速度非常快，所以即便在較龐大的菌落裡， 相距較遠的細菌個體間也能進行信息溝通。你可以看到這樣的波動從熒幕的右邊向左移動。
細菌的群體感應現象（圖片來源：Infection and Immunity）
上述自然現象稱為“群體感應”現象：細菌可以合成一種被稱為自身誘導物質( auto-inducer, AI ) 的信號分子，細菌根據特定的信號分子的濃度可以監測周圍環境中自身或其它細菌的數量變化。
當信號達到一定的濃度閾值時，能啟動菌體中相關基因的表達來適應環境的變化，如芽胞桿菌中感受態與芽胞形成、病原細菌胞外酶與毒素產生、生物膜形成、菌體發光、色素產生、抗生素形成等等。
在這段視頻中， 你能觀察到活動中的“群體感應”現象，成長中的菌落只有在達到高密度或臨界密度的時候才會開始發光。 改造後的工程菌不斷向外蔓延時， 有節奏地持續製造熒光蛋白。 我們稱這個特別的影片和這個實驗為“超級新星”， 因為這看起來很像星星大爆炸。
工程菌的另一使命：癌症檢測和抗癌治療？
那麼，我們還能讓這些細菌做些什麼？ 我決定探索如何對這些細菌進行改造，去診斷和治療身體內的疾病， 比如癌症。
口服後的細菌主要集聚在腫瘤細胞附近（圖片來源：Wall Street Journal）
細菌的一個不可思議之處在於， 它們可以在腫瘤內部自然地生長。 這是因為，一般的腫瘤是能”逃逸“免疫系統的。 所以當細菌發現這些腫瘤時， 會將腫瘤當做避風港， 在腫瘤附近”茁壯成長“。
我們開始在小鼠模型上，檢測益生菌的生長狀況。這些益生菌安全且有益，我們發現，當小鼠口服益生菌時， 這些益生菌會選擇性的在肝臟的腫瘤裡進行繁殖和複製。
改造益生菌，實現早期肝癌檢測！
我們意識到，讓益生菌被檢測出來最簡單的方式，是讓這些益生菌產生可以在尿液中被檢測到的信號。我們對這些益生菌進行定向改造， 使其產生可以改變尿液顏色的分子， 以此間接實現癌症的檢測。 隨後我們也證明了這項技術對肝癌的檢測具有高靈敏度和準確度， 而肝癌很難通過其他方式檢測到。
既然通過檢測這些細菌能準確定位腫瘤， 是否能對上述益生菌進行定向改造，使其表達治療分子，從而實現治療癌症的目的，讓現有的腫瘤萎縮， 而我們已經正在這方面努力了。
對工程菌不同的改造方式（圖片來源：《Nature Reviews》）
為了分享這個美好的願景， 我和藝術家Vik Muniz先生合作， 創作了這個完全由細菌和癌症細胞所組成的宇宙符號。 我們希望這些神奇的微生物能夠給未來的癌症研究方法帶來新的創意。
本期講者Tal Danino博士是來自於MIT的合成生物學家，致力於將生物學和工程學相結合，選擇肺癌作為合成生物學治療的研究模型，通過篩選肺癌有效治療靶點，改造細菌使其更加特異攻擊癌細胞等策略，探索高效、特異、可控的癌症治療新理念和新途徑