炎癥性腸病（IBD）影響著全球數(shù)百萬人，其會導致嚴重癥狀，且難以診斷和監(jiān)測（通常需要采用結(jié)腸鏡檢查或內(nèi)窺鏡檢查等有創(chuàng)且昂貴的方法）?；蚬こ袒c道細菌是一種極具發(fā)展前景的替代方案，其在胃腸道（GI）中能夠持續(xù)存在，并且可以感知和響應(yīng)特定的環(huán)境信號。此前能夠報告胃腸道炎癥和其他疾病生物標志物的工程化益生菌普遍依賴于熒光或生物發(fā)光報告基因。然而，由于光在組織中的穿透性差，因此其產(chǎn)生的信號無法在體內(nèi)實現(xiàn)原位解析。而依賴于比色報告基因的策略則需要對糞便進行培養(yǎng)。有鑒于此，加州理工學院Mikhail G. Shapiro設(shè)計了一種利用超聲技術(shù)實現(xiàn)體內(nèi)原位成像的益生菌生物傳感器。

本文要點：

（1）超聲是一種廣泛可用、成本低廉的成像方式，其具有亞毫米級空間分辨率，可深入人體內(nèi)部。該生物傳感器基于臨床批準的益生菌大腸桿菌Nissle。研究者對其進行了基因工程改造，使其能夠定植于胃腸道和感知炎癥生物標志物，并且可以通過表達充滿空氣的聲散射蛋白納米結(jié)構(gòu)（氣泡囊泡）做出響應(yīng)。

（2）在通過優(yōu)化生物分子信號通路以實現(xiàn)對生物標志物硫代硫酸鹽和四硫代硫酸鹽的靈敏響應(yīng)和產(chǎn)生強烈穩(wěn)定的超聲對比度后，研究者進一步證明了該活體生物傳感器能夠在抗生素誘導的小鼠炎癥模型中實現(xiàn)無創(chuàng)成像。綜上所述，該研究設(shè)計的益生菌生物傳感器能夠?qū)⒒诩毎脑\斷探針與超聲技術(shù)進行結(jié)合，有望為實現(xiàn)更加便捷、成本更低的IBD以及其他胃腸道疾病的診斷和監(jiān)測提供一個新的方法。

參考文獻

Marjorie T. Buss. et al. Probiotic acoustic biosensors for noninvasive imaging of gut inflammation.Nature Communications. 2025

https://www.nature.com/articles/s41467-025-62569-1

審核編輯 黃宇