诊断和治疗微生物电路,适用于肠道炎症

科学领域:

• 合成生物学 合成生物学
• 微生物组工程 微生物组工程
• 基因工程是一种基因工程.

背景情况:

• 工程微生物在人类微生物群中提供治疗和诊断潜力.
• 目前的局限性包括单个输入响应,阻碍了精度和有效性.
• 复杂的疾病,如炎症性肠病,需要多输入的微生物反应.

研究的目的:

• 为了设计一种益生菌大肠杆菌菌株Nissle 1917 (EcN) 具有 AND 逻辑门的多刺激反应.
• 允许基于特定的生物和外部信号的条件治疗交付.
• 为了证明治疗性细胞因子IL-22的分泌,用于潜在的炎症性肠病治疗.

主要方法:

• 在E.E.中实现一个分割激活器和逻辑门. 尼斯尔1917年大肠杆菌
• 作为双输入信号,利用了四酸盐 (炎症生物标志物) 和无水甲环素 (aTc).
• 使用化学反应网络模拟的AND门动态,并在参数调中执行.
• 设计了系统以通过血解素分泌途径分泌IL-22.
• 在人类肠道上皮的无细菌的transwell模型中验证了治疗性细胞因子的产生.

主要成果:

• 当两个信号都存在时,实现了AND门的4-6倍感应,泄漏最小.
• 在模型中确定了电路选择性的关键参数.
• 工程 EcN 成功分泌了IL-22,在体外引起与复合IL-22相似的宿主细胞因子反应.
• 在肠道上皮质环境中显示出最小的非目标效应.

结论:

• 开发了一种可扩展的工作流程,用于使用逻辑信号处理来设计细胞因子分泌的微生物.
• 成功创建了一个益生菌E. 这种大肠杆菌菌株能够感知并响应多个环境线索.
• 这种工程微生物证明了有针对性的IL-22输送的可行性,为炎症性肠病管理提供了一个有前途的战略.