新加坡国立大学医学院（NUS Medicine）的研究人员开发了一种突破性的方法，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。通过重新编程酵母细胞如何转换类型，研究团队使这些微生物能够形成合作群体，这些群体可以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帮助转化个性化医疗，提供适应患者状况的定制治疗。这种方法可以导致更有效的疗法，减少副作用，为医学治疗带来重大进展，同时显著提高生物技术应用的效率、可持续性和可扩展性。
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，能够分为两个专门类型的细胞协同工作。这些合成微生物群落可以自主调整其人口组成以响应环境刺激，使其非常适合用于精准医学或人体肠道中的治疗应用。
酵母细胞充当微小工厂，能够生产治疗化合物或将复杂物质分解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，以输送适量的治疗化合物。这种智能编程确保酵母只产生所需物质，减少浪费并提高精度。
“这种人工工程智能酵母可以彻底改变如何控制用于健康目的的微生物群落。由于这些群落可以独立分裂成不同类型的工作细胞，这使它们能够分工合作，分担工作负担，减轻细胞的压力，”研究团队负责人、NUS Medicine 和 NUS 合成生物学临床与技术创新项目主任张马修副教授表示。
“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，而无需手动调整。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、靶向治疗，从而可能减少任何副作用并提高治疗效果。”
研究团队目前正在优化其结果，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。他们将探索使用这一自主系统生产有益健康的分子以治疗特定疾病的功效。
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