智能基因回路让细菌实时“感知”并降解尿酸

10月1日，一种被植入智能基因回路的大肠杆菌登上国际期刊《细胞》子刊。华东师范大学生命科学学院叶海峰和管宁子团队成功设计出一种能够智能感知并调节尿酸水平的侦察兵益生菌，为高尿酸血症的干预提供了新思路。

研究团队利用细菌中天然响应尿酸的蛋白HucR，搭建了一套精密如电路板的遗传系统PULSE，并将其植入益生菌大肠埃希菌尼氏1917菌株中。这套系统使细菌化身尿酸侦察兵，可以实时监测周围环境中的尿酸浓度，并在必要时启动特定基因表达。

此次人工设计的智能基因回路完全融入了细菌原本的天然基因调控系统中。论文通讯作者、华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰解释，当肠道内尿酸升高，PULSE系统立即被激活，指挥益生菌表达尿酸氧化酶，迅速降解过量尿酸。整个过程完全依赖生物自身的反馈调节，尿酸水平越高，酶表达量越大；一旦尿酸回归正常，反应即自动减弱。这种动态调节机制避免了药物过度使用可能带来的风险。

团队同步开展了动物实验验证这些智能益生菌的功能并与常规药物别嘌醇进行了对比验证。研究结果表明，通过口服递送，智能益生菌可直达肠道降低血尿酸，减轻高尿酸对肾脏的损害，改善氧化应激和炎症状态，效果不逊于常规药物且安全性更优。

据了解，高尿酸血症可诱发痛风，且与慢性肾病、高血压及心血管疾病等密切相关。目前患者主要通过严格饮食控制或服用别嘌醇等药物来应对，可能带来肝肾负担等副作用。具有尿酸感应能力的智能益生菌展示了合成生物学在慢病干预中精准、自主、低副作用的优势，有望用于尿酸监测和日常稳态维护，成为高风险人群和早期患者的新型健康管理策略。

10月1日，一种被植入智能基因回路的大肠杆菌登上国际期刊《细胞》子刊。华东师范大学生命科学学院叶海峰和管宁子团队成功设计出一种能够智能感知并调节尿酸水平的侦察兵益生菌，为高尿酸血症的干预提供了新思路。

研究团队利用细菌中天然响应尿酸的蛋白HucR，搭建了一套精密如电路板的遗传系统PULSE，并将其植入益生菌大肠埃希菌尼氏1917菌株中。这套系统使细菌化身尿酸侦察兵，可以实时监测周围环境中的尿酸浓度，并在必要时启动特定基因表达。

此次人工设计的智能基因回路完全融入了细菌原本的天然基因调控系统中。论文通讯作者、华东师范大学生命科学学院副院长叶海峰解释，当肠道内尿酸升高，PULSE系统立即被激活，指挥益生菌表达尿酸氧化酶，迅速降解过量尿酸。整个过程完全依赖生物自身的反馈调节，尿酸水平越高，酶表达量越大；一旦尿酸回归正常，反应即自动减弱。这种动态调节机制避免了药物过度使用可能带来的风险。

团队同步开展了动物实验验证这些智能益生菌的功能并与常规药物别嘌醇进行了对比验证。研究结果表明，通过口服递送，智能益生菌可直达肠道降低血尿酸，减轻高尿酸对肾脏的损害，改善氧化应激和炎症状态，效果不逊于常规药物且安全性更优。

据了解，高尿酸血症可诱发痛风，且与慢性肾病、高血压及心血管疾病等密切相关。目前患者主要通过严格饮食控制或服用别嘌醇等药物来应对，可能带来肝肾负担等副作用。具有尿酸感应能力的智能益生菌展示了合成生物学在慢病干预中精准、自主、低副作用的优势，有望用于尿酸监测和日常稳态维护，成为高风险人群和早期患者的新型健康管理策略。