科学家想用“录音机”帮你检查肠道健康

科学家已经将一群微生物转化成他们所谓的“世界上最小的录音机”研究人员可以欺骗一种常见的实验室大肠杆菌菌株，不仅记录它与周围环境的相互作用，还通过基因修复记录这些事件的时间标记。

《科学杂志》上的一篇新研究论文详细描述了微型“录音机”，它可以帮助我们建立一种新技术，在细菌细胞的帮助下诊断疾病或监测环境变化，而不会对周围环境造成损害。该研究的高级作者、哥伦比亚大学医学中心系统生物学副教授哈里斯·王说:“如果病人吞下细菌，他们可能能够记录下他们在通过消化道时所经历的变化，这样我们就能理解以前无法理解的现象。”

这项研究背后的技术是一个流行的基因编辑工具CRISPR。这种基因编辑工具最初是在细菌中发现的。它使科学家能够从本质上切割DNA序列，并用特定的遗传物质代替它们。CRISPR是细菌免疫系统的一部分。它可以通过入侵病毒复制DNA片段，因此细菌的后代可以识别并拒绝后续的攻击。

王教授说:“CRISPR系统是一种自然的生物记忆装置。从工程的角度来看，这种方法非常好，因为它是一个进化的系统，非常擅长存储信息。”该小组的微观“记录器”实际上是由一对叫做质体的遗传物质载体组成的。

首先，“计时”质体通过在CRISPR区域运输特定的DNA分子——核苷酸来记录时间。另一个质体被修饰成更多的拷贝，但只对外部信号有反应。最终记录时间的背景序列和插入的信号序列配合以响应细胞周围环境的变化。

如果你不太了解它，你可以这么想。时间体每隔一段时间用A标记。如果没有外部信号，科学家只会看到一系列的A符号。但是，当第二个质量块被外部信号激活时，它会将自己的标识插入到序列符号中。根据第二个物质标记的位置，科学家可以推断出外部信号是何时出现的。这就像磁带中的数据流，科学家可以使用计算机工具进行进一步分析。

在这项最新的研究中，研究人员显示该系统至少在几天内可以同时记录三个信号。研究人员的下一个研究方向是缩小信号目标。王教授说:“现在我们正计划观察肠道系统或其他部位在自然或疾病状态下各种信号的可能变化。”