醫學

細菌快遞員

善用會游動的細菌,它們可能是奈米醫學的得力助手!

撰文/賈布爾 ( Ferris Jabr )
翻譯/林雅玲

醫學

細菌快遞員

善用會游動的細菌,它們可能是奈米醫學的得力助手!

撰文/賈布爾 ( Ferris Jabr )
翻譯/林雅玲


身體血管裡游動著微小機器人並攻擊入侵者……,上述情節還未跨出科幻小說成為科學事實,不過,也許已經找到了起步之路。


不同於從零開始設計這種小機器,有些科學家運用存在於我們身體裡的數千種細菌,來測試這個概念。近幾年,研究人員已把具功能的奈米粒子和小段DNA安裝到細菌上。雖然只是初步研究,但有些工程學家和微生物學家已看出其中的潛力。2012年3月,美國化學學會在聖地牙哥召開的國際會議暨博覽會上,約翰霍普金斯大學生物分子工程學家葛拉希亞斯(David H. Gracias)報告了他和同事如何讓不致病的大腸桿菌(Escherichia coli)攜帶奈米顆粒,這些球狀、桿狀和新月狀的鎳質粒子外層還包覆著薄薄的一層金。


奈米粒子進入身體後,可利用紅外線使其發熱,因此能破壞罹病的組織。葛拉希亞斯的最終夢想,是誘使細菌攜帶吸附了藥物的多孔奈米粒子,以及讓細菌配備能夠對單一細胞執行手術的微型工具。


由其他科學家進行的類似研究也證實,設計讓細菌運送醫藥包裹直達病灶或癌化細胞,是可行的。目前任職史丹佛大學的艾金(Demir Akin)和同事的早期研究,讓李斯特菌(Listeria monocytogenes,經常導致食物中毒)攜帶螢光素酶基因,當細菌注入實驗小鼠三天後,小鼠於特殊相機下發出了螢光,證實細菌不但可以進入小鼠細胞,而且細胞核能夠表現這些基因。艾金也設計讓這種「活的小機器人」進入哺乳動物細胞,釋放DNA包裹,並在培養皿中的人類癌細胞重複了這個實驗。


李斯特菌的優點是已經演化出進入動物細胞的方法,不過它並非無害。相對的,很多大腸桿菌雖然無害,但是無法只進入特定細胞。威斯康辛大學麥迪遜分校的威柏(Douglas Weibel)認為,關鍵是找到能游動並進入哺乳動物細胞的無害微生物。威柏在一項研究中讓單細胞綠藻和奈米大小的聚苯乙烯粒子結合,並利用光線「激怒這群小鬥牛」(藻類會朝向光亮處移動),這個早期實驗也鼓舞了後來的研究。


威柏還是非常著迷於進行中的研究。他說:「細菌演化出驚人的移動力。它們能偵測環境改變,不但能在短時間適應改變,也做出遺傳上的調整。即使我們可能無法讓它們攜帶包裹到人體裡,它們對於需要運送奈米粒子的實驗也可能有幫助。誰知道50年後,我們會進展到什麼地步呢?」