使用细菌作为活试管研究人类基因突变并寻找新的药物线索

研究人类基因突变的传统生化方法往往既费力又昂贵。现在，加州大学圣地亚哥分校的生物工程师开发了一种新的简单方法，可以快速检查人类基因变化，并通过将日常细菌变成活体试管来筛选化学物质作为潜在药物。

研究人员在《自然生物医学工程》上发表了他们的新研究。

人类细胞携带数千个基因，这些基因的微小变化会导致严重的疾病。通常，科学家通过在试管或人体细胞中测试蛋白质来研究这些变化。但是这些方法可能很慢、很昂贵，有时很难做到。因此，加州大学圣地亚哥分校的研究人员很好奇简单、快速生长的微生物是否可以替代这项工作。这项工作由Bernhard Palsson，Y.C.Fung生物工程教授和Palsson实验室的博士后Choe Donghui领导，他们都在加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的Shu Chien Gene Lay生物工程系。

为了进行研究，该团队开创了一种名为LEICA（活大肠杆菌测定）的技术，其中大肠杆菌中的一种关键酶被替换为人类对应物。大肠杆菌是一种在人体肠道中发现的细菌，通常用于研究。因为被改变的细菌必须依靠这种替代的人类酶来生长，所以它们的生长速度成为衡量人类酶工作效果的直接指标。如果酶正常，细菌会快速生长；如果它携带有害突变，细菌将生长缓慢或根本不生长。

使用这种方法，研究小组测试了许多已知会导致或不会导致疾病的人类突变。例如，他们研究了与遗传性疾病相关的酶的变化，如贫血和精氨酸琥珀酸尿症。携带无害突变的细菌几乎以正常速度生长。具有致病突变的细菌生长速度要慢得多。研究小组发现，生长速度与传统生化测试的结果相匹配，表明这种简单的细菌系统确实反映了人类酶的性能。

为了将LEICA推向下一步，研究人员还想测试该技术寻找新药物线索的能力。他们将细菌暴露在小培养管中的数百个小分子中，一次一个，并观察细菌的生长。他们很容易检测到已知有助于或阻断酶活性的药物。他们还发现了几种新化合物，这些化合物只有在人类酶存在的情况下才能显著减缓生长。研究人员表示，这些新发现可能成为未来药物的起点，并将作为下一步的一部分进行研究。Choe说：“通过将细菌转化为简单、快速的测试系统，我们可以快速检查人类基因变化是否有害，并筛选数千种化学物质以找到潜在的药物。”。“这可以加快对遗传疾病的研究，使发现新的治疗方法更便宜、更简单——所有这些都是通过使用不起眼的微生物作为活试管来实现的。”