合成生物学家正在研发可服用的转基因细菌药物，但现在还没人知道该如何控制这些细菌。最近，Synlogic公司研发了一种新型药物。该药物是一种含有经过基因工程改造的大肠杆菌的胶囊，明年一些来自美国的志愿者将要开始试服用一种胶囊。Synlogic是一家位于马萨诸塞州坎布里奇市的合成生物初创公司，他们研发的这一药物主要用于治疗一种罕见的新陈代谢疾病。当该药物到达患者胃部时，它会大量吸收氨。
这种疗法是被公司创始人称为“合成生命学”的前期研发成果，在2017年将进行第一次临床实验。这种经过基因编辑的肠道细菌，能检测到人体发生的某些变化，在适当的时候采取行动——比如释放药物或者释放出便于诊断的有色化学物质。
你可能会觉得这种服用转基因细菌的想法太奇特。但这种人造病菌的确可能成为一种新型治疗手段，它能替人们完成在生病时无法完成的生理功能，成为传统药物或注射剂的替代物。
这种智慧细菌可能是第一个作为药物形式出现的合成生物学产物。从2000年开始，Synlogic的一位创始人和MIT教授JamesCollins便联手开始推广该产品。2000年Collins受到电子工程学的启发，在大肠杆菌里构造了一个“触发开关回路”——该回路包含有两个基因，可以在不同状态下切换。在这个杰出的产品问世不久之后，普林斯顿科学家宣布他们制造了一种可以闪光的荧光细菌。
人们曾经设想，希望能编辑细胞让它们具备新的有用的功能。这个想法极为诱人，有数不清的专家小组以都对它进行过讨论研究。
但Synlogic的转基因药物计划是第一个实现了这一设想的产品。他们在无害的大肠杆菌菌株里删除并另外添加了一些基因，使得它能大量分解氨——氨由人体摄取的蛋白质中的氮元素生成。
通常，多余的氮元素会转化成尿液排出体外。但有的人转化过程不够快，氮元素最终会以氨的形式聚集在体内。高于一定浓度的氨对人体来说是有毒的，它足以威胁新生儿的生命，或者引起小孩和成人暴躁易怒的行为。Synlogic的大肠杆菌会将氨转化为精氨酸，这是一种对人体无害的氨基酸。
Synlogic公司首席执行官J.C.Gutierrez说：“患者每天只需服用一粒胶囊，里面含有大约1000亿个细菌。”公司至今已经获得了7000万美元的风投。
这种经过改造的细菌不仅被用来治疗罕见的疾病。近期由马萨诸塞大学的NeilForbes教授创建的名为ErnestPharmaceuticals初创公司，计划用沙门氏菌（该细菌因其会引起食物中毒而被人们熟知）来对抗癌症，因为沙门氏菌具有肿瘤靶向性，会在肿瘤中发生富集。
NeilForbes认为，可以将细菌进行适当改造实现精准治疗。这是因为改造后的细菌能检测到自己是否已经处于肿瘤中，从而在肿瘤中释放一些因毒性太大不适合注射的抗癌药物。
此前，一家名为ActoGenix的欧洲公司，测试了含有转基因细菌的药品，但是这种转基因细菌药物还没有开始在市面上销售。这是由于这种观念仍然太过超前，大家还没有达成共识该如何命名这类药物。美国食品药品监督管理局(FDA)将它们命名为“活性生物疗法制品”(livingbiotherapeuticproducts)。
ThayerPharmaceuticals公司创始人之一YamilHernandez估计，最近有8～10种转基因药物在等待FDA的放行，以期能在美国进行前期测试。
ThayerPharmaceuticals是一家位于马里兰州的初创公司，主要从事乳酸菌的改造工程。苯丙氨酸这种成分在牛奶、坚果和零度可乐以及其他无糖饮料中广泛存在，但有些人无法将其分解。因此该公司利用改造后的乳酸菌来帮助人们分解苯丙氨酸。Hernandez说，我们可以将转基因细菌设计成能撒在食物上的粉末状物质。他说：“这种细菌就像一头只喜欢吃苯丙氨酸的饥肠辘辘的河马。”
将细菌用在药物里的做法其实并不算新颖，肺结核疫苗就是由减活细菌组成的。在健康食品商店中售卖的保健品和酸奶中也含有肠道益生菌——美国益生菌市场价值约为35亿美元。
但是没人准确知道，该如何调节才能使转基因药物中的成分既能保持活性，又要在排出人体后结束其寿命。Gutierrez说，有的情况下取决于细菌的基因如何被改造。因此除了FDA，美国环保署可能也会对这种药物叫停。
基因改造风险之一就是细菌之间会发生DNA交换，意味着最终得到的产物与预期的大相径庭。科学家表示，实际上，经过基因改造的微生物几乎无法与同种野生型细菌对抗。改造细菌通常会死亡，它们的基因库随之灭绝。
Synlogic公司表示，他们的细菌产品的基因中被编入了一些附加属性，使得它们更加安全。Gutierrez说，转化氨的功能只会在人类肠道这种低氧环境中启动。同时该功能还取决于消化道中营养物质胸苷的存在，但通常消化道中胸苷浓度不高。他说，正因为如此，细菌在结束寿命之前只能分裂一次。