随着转基因技术的不断发展，转基因作物、转基因牲畜、转基因疫苗等相继出现，现在，科学家们又研制出了能够检测肿瘤的转基因细菌。小鼠口服这种转基因大肠杆菌后，细菌会经由肠道吸收进入肝脏，如果小鼠的肝脏内存在转移瘤，细菌就会开始大量繁殖并产生萤光素（luciferin）；最终，萤光素会随小鼠的尿液排出体外，只要尿液检测发现小鼠尿液中出现萤光素，就说明小鼠出现了肝转移瘤[1]。研究论文于5月27日发表在《科学》子刊《科学转化医学》（Science Translational Medicine）上。
在癌症致死的病例中，有90%都是因为癌症发生了扩散和转移。肝脏是肠癌、乳腺癌、胰腺癌等转移瘤发生的主要部位，而肝转移瘤由于体积小且数量多，对临床治疗上提出了很大挑战。虽然对肝转移瘤的治疗在近些年取得了一些进展，但由于诊断不及时，很多时候不能根治性切除肿瘤。因此，亟需一种能够在早期发现肝转移瘤存在的检测方法。
由于肿瘤部位的免疫屏障受损，加上腐坏的肿瘤中心营养过剩，微生物通常会在此聚集繁殖。虽然人们过去也使用过细菌进行癌症治疗，但都是直接将高浓度细菌注射到血液系统中，而这样做会产生一定的安全隐患。为了让细菌选择性地只在肝脏内繁殖，并尽量减少其在全身的扩散，研究人员们希望用口服的方式，利用正常的生理消化过程，让细菌从肠道通过肝门静脉进入肝脏。
研究者通过转基因手段制造了一种不会让小鼠致病的大肠杆菌——E. coli Nissle 1917（EcN）。在给小鼠喂食这种菌以后，通过核磁共振成像和病例组织分析，发现EcN仅在长有转移瘤的肝脏进行繁殖，在血液和其他健康器官上都基本检测不到，并且小鼠在服用EcN后没有出现不良反应。由于肝转移瘤的来源较多，研究者分别利用人卵巢癌、肠癌，以及小鼠结肠癌、肺癌和胰腺癌细胞在小鼠身上诱导出了肝转移瘤，结果发现EcN都可以在其中进行繁殖——这意味着，EcN可以用来探测各种原因引起的肝转移瘤。
接下来就是这种转基因细菌最神奇的地方了。EcN会产生半乳糖苷酶，这种酶能够将LuGal（一种可溶的萤光素和半乳糖的结合体）分解产生萤光素。因此在给小鼠喂食EcN一定时间后，只需向小鼠血液中注入LuGal，收集尿液，然后利用试剂盒和分光光度计检测其中的萤光素就可以了。
检测原理：转基因大肠杆菌EcN经小鼠口服后，会通过肝门静脉被吸收至肝脏，并在肝脏内进行增殖。之后给小鼠血液内注射酶切底物引入的底物被益生菌产生的酶剪切，生成萤光素，随尿液排除后即可进行检测。图片来源：研究论文
随着患肝癌的病人越来越多，这种高敏感、无创、无放射性的方法可以用于长时间内的多次检测。这种检测方法不但有利于尽早发现肝转移瘤，同时还能减少治疗产生的毒副作用。一旦需要结束治疗，只需服用抗生素就能将EcN从体内清除。此外，其他消化道肿瘤如大肠癌和结肠癌，也可以利用这一方法进行检测。
研究人员希望今后可以将这种方法应用于临床，不过在这之前，还需要进一步研究这种口服益生菌是否会对人肠道内的共生菌产生影响，以及是否会触发免疫反应。另外，如果能够开发出廉价的尿检试纸，将会让这种方法更加方便快捷。（编辑：球藻怪）
参考文献：
- Danino, Tal, et al. "Programmable probiotics for detection of cancer in urine."Science Translational Medicine 7.289 (2015): 289ra84-289ra84.
PS：“萤光素尿”意味着你患了癌症，那下图这种呢？别担心，你只是甜菜根（也可能是红心火龙果或者红苋菜）吃多了而已。
