麻省理工学院的工程师开发了天然细菌和工程细菌的益生菌混合物，以诊断和治疗霍乱，霍乱是一种引起严重脱水的肠道感染。

霍乱暴发通常是由饮用水污染引起的，如果不及时治疗，感染可能致命。最常见的治疗是补液，如果患者极度脱水，则必须静脉内补液。但是，并非总是有需要治疗的患者可以使用静脉治疗，这种疾病估计每年导致95,000人死亡。

麻省理工学院医学工程和医学研究所Termeer医学工程和科学教授詹姆斯·柯林斯(James Collins)说，麻省理工学院团队的新益生菌混合物可以在霍乱常见的地区定期食用，以作为预防措施，或者在感染发生后不久用于治疗人。科学(IMES)和生物工程系。

该研究的资深作者柯林斯说：“我们的目标是利用合成生物学开发一种廉价的方法来检测和诊断以及抑制或治疗霍乱感染。”“如果能够廉价，快速地追踪这种疾病并用天然或工程益生菌治疗，那么它可能会改变世界许多地方。”

该论文的主要作者出现在6月13日的《科学转化医学》杂志上，前波士顿大学研究生宁茂，麻省理工学院的博士后安德烈斯·库比洛斯·鲁伊斯和前麻省理工学院的博士后D. Ewen Cameron。

检测和治疗

为了创建霍乱的“活诊断”，研究人员选择了一种乳酸乳球菌菌株，该菌株可安全食用，可用于奶酪和酪乳的生产。

他们在这种细菌中设计了一个遗传电路，该电路可以检测霍乱弧菌(一种引起霍乱的微生物)产生的分子。当经过工程改造的乳酸乳球菌遇到称为CAI-1的分子时，它会引发信号级联反应，从而开启一种称为β-内酰胺酶的酶。该酶产生红色，可以通过分析粪便样本来检测。现在，此过程需要几个小时，但研究人员希望缩短该时间。

研究人员曾希望进一步改造乳酸乳球菌，以便它可以治疗或预防霍乱感染。他们通过对微生物进行改造来生产可以杀死霍乱弧菌的抗菌肽，但最终发现这些肽在被细胞分泌后变得无害。

然而，研究小组偶然发现，未修饰的乳酸乳球菌实际上可以通过产生乳酸(它们的代谢的天然副产物)杀死霍乱微生物。乳酸使胃肠道环境更加酸性，从而抑制了霍乱弧菌的生长。

乳酸乳球菌的工程化形式不能产生足够的乳酸来杀死霍乱微生物，因此研究人员将工程菌与未经修饰的形式结合在一起，制成了一种既可以检测也可以治疗霍乱的益生菌混合物。在对小鼠的测试中，研究人员发现这种益生菌混合物可以成功地预防霍乱感染的发展，还可以治疗现有的感染。