新加坡国立大学医学院（NUS Medicine）的研究人员开发了一种新方法，通过重新编程酵母（Saccharomyces cerevisiae）来创建能够执行复杂任务并根据外部信号自我调节组成的微生物群落。
研究团队通过对酵母细胞类型转换的重新编程，使这些微生物能够形成合作群体，根据外部信号自我调节其组成。这些工程化的酵母细胞有潜力通过提供适应患者状况的定制治疗，从而彻底改变个性化医疗。这种方法可以减少副作用，提高治疗效果，同时显著增强生物技术应用的效率、可持续性和可扩展性。该研究已发表在《自然通讯》杂志上。
传统的微生物生物技术主要集中在单细胞生物上，限制了它们处理复杂任务的能力。NUS Medicine团队重新设计了酵母细胞，使其模仿自然生态系统，能够分裂成两种专门类型的细胞，协同工作。这些合成微生物群落可以根据环境刺激自主调整其人口组成，使其非常适合用于精准医学或人体肠道中的治疗应用。
这些酵母细胞充当微小工厂，能够生产治疗化合物或分解复杂物质，将其转化为更简单的可用形式。通过动态响应疾病标志物——在疾病期间体内积累的小分子——酵母会调整其结构和活动，以提供适量的治疗化合物。这种智能编程确保酵母只生产所需物质，减少浪费并提高精度。
“这种人工工程化的智能酵母有可能彻底改变微生物群落如何用于健康目的的控制。由于这些群落可以独立分裂成不同类型的细胞协同工作，因此它们可以分配任务和分担工作量，减轻细胞的负担，”NUS Medicine和NUS合成生物学临床和技术创新项目主任Matthew Chang副教授表示。
“例如，在肠道中，这些酵母细胞可以根据健康信号（如疾病标志物）调整其平衡和活动，无需任何手动调整。这种方法减少了细胞的压力，允许精确生产有益化合物，使其适用于灵活、针对性的治疗，从而潜在地减少任何副作用并提高治疗效果。”
研究团队现在正在优化结果，重点是优化酵母群落如何根据各种疾病标志物调整其行动。他们随后将探索使用这种自主系统生产健康促进分子以治疗特定疾病的功效。
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