新平台允许快速筛选工程微生物疗法

工程细菌能够智能地感知和应对疾病状态，从感染到癌症，已经成为合成生物学的一个有前景的焦点。然而，尽管目前的合成生物学工具可以产生大量的程序化细胞，但研究人员依赖基于动物的测试极大地限制了可以测试的治疗方法的数量和速度。

在昨天发表在PNAS上的一篇论文中，哥伦比亚工程公司的研究人员报告了一种系统的开发，该系统使他们能够在一个培养皿中的微型组织内研究数十到数百个程序性细菌，从而将研究时间从几个月缩短到几天。作为概念证明，他们专注于使用肿瘤球体测试编程的抗肿瘤细菌。他们称之为“细菌球状体共培养”的BSCC技术的速度和高通量使肿瘤球体内的细菌能够稳定生长，从而实现长期研究。该方法还可用于其他细菌物种和细胞类型。

“我们对BSCC的有效性感到非常兴奋，并认为它将真正加速临床用工程细菌治疗，”生物医学工程助理教授Tal Danino解释道。“通过结合自动化和机器人技术，BSCC可以测试大量的治疗方法，以发现有效的治疗方法。由于BSCC的适用范围非常广泛，我们可以修改系统来测试人体样本以及其他疾病。例如，它将有助于我们通过在菜肴中创造患者的癌症来个性化医疗，并快速确定针对特定个体的最佳治疗方案。“

“我们使用三维细胞球体，因为它们概括在人体中发现的条件，如氧和营养梯度这些不能在传统的二维单层细胞培养物中，”论文的第一作者哲弘Harimoto说，谁是博士.D。Danino实验室的学生。“此外，3D球体为细菌提供了足够的空间来存活在其核心，就像细菌在体内定植肿瘤一样，这也是我们在2D单层培养中无法做到的事情。此外，它很容易制作大量的3D球体并使其适应高通量筛选。“研究人员知道，虽然许多细菌可以在肿瘤内生长，因为那里的免疫系统减少，细菌会在身体免疫系统活跃的肿瘤外被杀死。受这种机制的启发，他们寻找了一种抗菌剂，可以模仿细菌在球状体外“杀死”效应。他们制定了一项协议，使用抗生素庆大霉素在球体内生长类似于体内肿瘤的细菌。使用BSCC，他们然后迅速测试了由各种类型的细菌，遗传回路和治疗有效载荷组成的各种程序化抗癌细菌疗法。

该团队使用BSCC的高通量系统快速表征程序化细菌池，然后迅速缩小治疗用途的最佳候选者。他们发现了一种有效的结肠癌治疗方法，使用新型细菌毒素，θ毒素，并结合减毒细菌鼠伤寒沙门氏菌的最佳药物传递基因回路。他们还发现了新的细菌疗法组合，可以进一步提高抗癌疗效。