近年來，合成生物學(xué)與精準醫(yī)學(xué)的深度融合，正在重塑疾病治療的技術(shù)范式。隨著基因編輯、模塊化基因電路設(shè)計以及系統(tǒng)生物學(xué)理論的不斷成熟，科學(xué)家已能夠?qū)ξ⑸镞M行高度可編程改造，使其具備環(huán)境感知、邏輯運算與精準釋放治療分子的能力。工程化細菌因此被視為活體藥物（ L iving therapeutics ）的重要代表，有望在腫瘤治療、炎癥性疾病調(diào)控以及代謝疾病干預(yù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。然而， 如何構(gòu)建 穩(wěn)定 的智能 化 基因線路、如何確保遺傳穩(wěn)定與生物安全、以及如何推動其臨床轉(zhuǎn)化，仍是該領(lǐng)域亟待系統(tǒng)梳理和深入探討的關(guān)鍵問題 。

今日 ， 同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院乳腺外科中心蔡豐豐主任、喬龍亮博士團隊聯(lián)合華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院首批尚思探索學(xué)者葉海峰教授與田進忠研究員，在國際學(xué)術(shù)期刊 Cell Reports Medicine 以 Review 形式發(fā)表題為 Engineering s mart b acteria for the n ext g eneration 的綜述論文。該文系統(tǒng)總結(jié)了智能工程菌從基因線路設(shè)計到精準醫(yī)學(xué)應(yīng)用的發(fā)展脈絡(luò)，深入分析了其技術(shù)邏輯與轉(zhuǎn)化前景，為下一代活體治療策略提供了清晰的發(fā)展框架。

文章首先回顧了合成基因電路在細菌系統(tǒng)中的構(gòu)建策略，包括環(huán)境響應(yīng)開關(guān) 、 邏輯門設(shè)計、正負反饋調(diào)控回路、 記憶基因線路 等關(guān)鍵技術(shù)。通過模塊化組裝與多層級調(diào)控，工程菌能夠?qū)?小分子、物理刺激（光、熱）、 腫瘤微環(huán)境、炎癥因子或代謝異常信號進行精確識別，并在特定時空條件下啟動治療程序，實現(xiàn) “ 按需治療 ” 和 “ 條件釋放 ”（圖1）。這種基于可編程生物系統(tǒng)的治療模式，突破了傳統(tǒng)藥物持續(xù)暴露與被動分布的局限，顯著提升了治療的特異性與安全性。

圖 1 智能細菌工程化原理

在應(yīng)用層面，綜述重點討論了工程菌在疾病檢測 、 疾病治療中的潛在優(yōu)勢 和 前沿進展。作為可編程生物傳感器，工程菌能夠通過構(gòu)建多輸入邏輯基因電路，對炎癥因子、代謝異常信號、腫瘤相關(guān)分子或微環(huán)境特征進行精準識別，并將復(fù)雜生物信號轉(zhuǎn)化為可檢測的輸出信號，實現(xiàn)高靈敏度、低成本的疾病早期篩查與動態(tài)監(jiān)測。與傳統(tǒng)體外診斷技術(shù)相比，工程菌傳感系統(tǒng)具有可持續(xù)響應(yīng)、體內(nèi)原位感知以及邏輯整合能力強等優(yōu)勢，為實時、精準的疾病監(jiān)測提供了新的技術(shù)路徑。在治療方面，文章進一步分析了工程菌在腫瘤免疫調(diào)控中的應(yīng)用前景。例如，通過構(gòu)建能夠識別腫瘤特異信號的多輸入邏輯電路，工程菌可在腫瘤微環(huán)境中選擇性表達免疫調(diào)節(jié)分子或細胞毒性因子，從而增強抗腫瘤效果并降低系統(tǒng)性毒副作用。同時，綜述還總結(jié)了其在炎癥性腸病、代謝性疾病以及微生態(tài)失衡相關(guān)疾病中的研究進展，展現(xiàn)了工程菌在 “ 診療一體化 ” 方向上的廣闊應(yīng)用空間。

在展望部分，作者系統(tǒng)分析了當(dāng)前工程菌臨床轉(zhuǎn)化所面臨的核心挑戰(zhàn)，包括遺傳穩(wěn)定性驗證、生物安全與生物遏制策略、批間一致性、可重復(fù)性以及符合 GMP 規(guī)范的規(guī)?；a(chǎn)體系建設(shè)等問題。文章指出，未來需在分子設(shè)計優(yōu)化、標準化生產(chǎn)流程與監(jiān)管框架完善之間建立協(xié)同機制，推動工程菌療法從實驗室研究向規(guī)范化臨床應(yīng)用穩(wěn)步過渡。

該綜述的發(fā)表，標志著同濟醫(yī)院與華東師范大學(xué)在合成生物學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)交叉領(lǐng)域的合作取得重要進展，也體現(xiàn)了多學(xué)科協(xié)同推動精準醫(yī)學(xué)創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略布局。團隊表示，將繼續(xù)圍繞智能生物系統(tǒng)構(gòu)建與疾病精準干預(yù)開展深入研究，推動活體藥物技術(shù)向更安全、更可控、更高效的方向發(fā)展，為重大疾病治療提供新的解決方案。

同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院乳腺外科中心博士后 喬龍亮 為 第一作者，同濟醫(yī)院乳腺外科中心 蔡豐豐 主任 、 喬龍亮 博士， 華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 葉海峰 教授和 田進忠 研究員 為論文的共同通訊作者 ， 此外 華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 2023 級博士研究生 王智浩 和 同濟大學(xué)附屬同濟醫(yī)院乳腺外科中心 唐莎莎 醫(yī)生對綜述撰寫也提供了幫助 。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2026.102681

制版人：十一

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