治疗“绿色癌症”,智能细菌来帮忙******
◎实习记者 骆香茹
炎症性肠病虽然致死率较低,但长期以来,也面临着诊断困难和难以根治的问题,被称为“绿色癌症”。
近日,华东理工大学生物工程学院院长叶邦策教授及该院副教授周英团队在《细胞—宿主与微生物》上发表了一项研究成果。该团队开发了一株智能工程菌——i-ROBOT,可实现在体无创实时监测和记录炎症性肠病的发生与发展,并以自调控的给药模式缓解病症。
各色技术上阵诊断“绿色癌症”
炎症性肠病是胃肠道最常见的慢性炎症性疾病,包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。腹痛、腹泻、便血等是炎症性肠病主要的症状表现。
当前炎症性肠病的诊断方法在临床上主要有肠镜、电子微胶囊肠镜等。论文通讯作者叶邦策介绍,肠镜检查的好处是直观,可以观察到人体整个肠道的情况。“但肠镜检查是一项有创检查,在操作过程中难免损伤肠道黏膜,造成少量出血,引起被检者的不适感,患者依从性差。”叶邦策补充道,“也有无痛肠镜,但这种方式有一定风险,做这种检查前需要患者进行全身麻醉,对患有心脏病和肺部疾病的人来说,风险较大。”
电子微胶囊肠镜是近年来新兴的检查方式,叶邦策介绍,与传统肠镜相比,其对患者造成的痛苦更小、适应性更强,能检查传统肠镜无法到达的回肠、空肠等。但胶囊在消化道运动的过程中,无法人为控制其运动轨迹,其在消化道等位置会随机翻转,产生视觉盲区,有可能导致错过病变部位、延误病情等情况发生,且电子微胶囊肠镜的检查费用更高,给患者带来的经济压力更大。
智能工程菌是炎症性肠病的新兴诊断方式之一。叶邦策介绍,他们会提前3天将智能工程菌通过口服灌胃的方式送入小鼠体内,等肠炎造模给药结束后通过分析粪便中存在的智能工程菌的荧光信号和基因组DNA突变情况,确定肠道炎症发生、发展程度。
“智能工程菌在诊断灵敏性、便捷性以及成本上都具有无法比拟的优势,但目前仍仅能通过分析粪便样品来评估疾病的有无或严重程度,而难以实施在体原位诊断。”叶邦策表示,“此外,智能工程菌的生物安全性还需进一步加强。”
治疗方法从抗炎药物到智能活菌机器人
为了攻克炎症性肠病,专家们想了不少办法。过去,炎症性肠病的主要治疗方法是使用抗炎药物和免疫调节药物。叶邦策介绍,随着肠道微生物研究的深入,过去十年间,调节肠道微生态、使用智能活菌成为炎症性肠病的研究热点,创新研究不断涌现。
叶邦策团队开发的i-ROBOT是使用大肠杆菌Nissle1917作为底盘细胞进行改造的。叶邦策介绍,i-ROBOT能够感知低浓度的炎症标志物,具有诊断早期肠炎的潜力。同时,i-ROBOT还能记录疾病发生与发展的信息,帮助监测胃肠道健康状态。
当然,i-ROBOT的功能远不止于此。叶邦策表示,i-ROBOT还可以在病灶部位根据疾病的严重程度释放相应浓度的药物,在实现有效治疗的同时,又能避免因过度用药而产生的副作用。
“我们认为智能工程菌是智能活菌机器人的一种。”叶邦策补充道,“智能工程菌具备优异的感知和收集周围环境信息的能力,能够与周围环境进行互动,并能在特定时间和地点采取特定的行动。”
近年来,“粪便也能治病”的冷知识刷新了不少人的认知,通过粪菌移植治疗炎症性肠病也受到越来越多的关注。粪菌移植是将健康人的肠道菌群植入患者肠道,重建肠道微生态系统,以此治疗肠道疾病。粪菌移植成为炎症性肠病治疗的一种新选择。然而,叶邦策提醒道:“尽管有很多阳性的结果支持粪菌移植的可行性,但是目前一些安全性、伦理性问题尚未得到很好地解决,粪菌移植疗法还存在争议。”
发展交叉学科或可破解炎症性肠病诊疗难题
叶邦策介绍,当前,许多研究证明了智能工程菌具有在活体内诊断和治疗疾病的应用潜力,且智能工程菌逐步朝着智能化和临床应用性的方向发展。其中,功能稳定性、临床效力和安全性是决定智能工程菌能否成功应用于临床的关键。
叶邦策表示:“合成生物学为智能工程菌感应疾病标志物的种类及传感性能提供了很好的策略,然而仅仅依靠合成生物学难以解决所有问题。”
叶邦策认为,交叉学科的发展为此提供了新的契机,例如将合成生物学与材料和化学科学相结合,能够增强智能工程菌的定植性、靶向性和可控性,进而实现炎症部位的在体原位成像检测。
此外,智能工程菌的安全性也是限制其临床应用的重要因素,为了应对智能工程菌可能导致的抗性转移、代谢物毒性等问题,研究者们仍在优化技术方案,通过不使用抗性基因作为筛选标记、选择更安全的益生菌作为智能工程菌的底盘、进行细菌毒力因子的敲除、对逃逸细菌进行有效的控制和清除等策略,有针对性地解决相关难题。
谈到智能工程菌的应用前景时,叶邦策表示,从诊断的角度来说,如果智能工程菌能够通过临床试验,运用到炎症性肠病的临床治疗中,将打破传统肠道疾病的诊断模式,部分替代侵入性的肠镜检测,能让受检者在没有任何痛苦的情况下,诊断出其是否罹患炎症性肠病。
甘肃张掖:职业教育为乡村振兴增添新引擎******
甘肃张掖紧盯区域经济社会发展需求建专业、做培训、促产业——
职业教育为乡村振兴增添新引擎
“嗨哟嗨,嗨哟哈,高里提,低里撒,一夯一夯往瓷里砸……”欢快悠扬的歌声从甘肃省张掖市民乐县职业教育中心学校农村非物质文化遗产传承工作室教学传来,即将参加2023年市级职业技能大赛非遗表演赛项的12名幼儿保育专业学生,在农村非物质文化遗产传承人黄啸生指导下集训。
借助音乐教学,黄啸生将民乐民歌和非遗“打夯歌”“顶碗舞”等技艺技能引进校园。近年来,张掖把发展职业教育作为赋能乡村振兴的重要抓手,紧盯全市经济社会发展需求,持续深化普职融通、产教融合、校企合作,促进教育链、人才链与产业链、创新链有效衔接,让职业教育为乡村振兴赋能鼓劲。
培黎职业学院现代化农业专业授课现场。张掖市教育局供图(资料图片)
建强实训专业,培养能工巧匠
“配置营养液的水质偏软为佳,重金属元素不能超标……”培黎职业学院教师袁玉涛站在一片生长茂盛的芹菜旁,身边围着10多名神情专注的学生。
这是无土栽培技术实训课程的现场。放眼望去,大棚里水培区、土培区、育苗区井然有序,种植了辣椒、西葫芦、草莓等。“这都是学生自己种的。”袁玉涛说。
走进张掖市职教中心臻技楼一楼的数控加工实训中心,机声隆隆,一派繁忙,30余台设备正在高速运转,学生们在进行数控加工实操。
2020年,张掖投资新建培黎职业学院、张掖市职教中心。目前,张掖市职教中心已建成实训楼3幢、专业实训室86个、实训工位2152个,开设了18个专业。3年来,培黎职业学院开设现代农业、大数据等16个专业,建成五大类38个现代化实训室。
张掖是农业大市,现代农业技术人才需求旺盛。据统计,张掖市职业院校85%以上的学生来自农村。针对涉农职业教育学生招不来、下不去、留不住、用不好等问题,张掖加强涉农专业建设,建成设施农业生产技术、现代农艺技术等5个农林牧渔类专业,7所中职学校建成十三大类36个专业,创建省级骨干专业7个,形成了以先进制造、文化旅游、汽车维修、循环农业为主的四大专业集群,建立起了契合乡村产业发展新需求的专业体系。
开展精准培训,激活人才引擎
初冬时节,在高台县职业中专实训中心,教室里电光四溢、饭菜飘香,焊接、烹调技能培训正在火热进行。
培训教师边操作边讲解,为学员们手把手传授技术。“利用冬闲时节掌握一门手艺,以后我们出门打工也更好找工作了。”参训学员们纷纷表示。
高台县职业中专利用师资设备优势,积极承担职业技能培训,涉及中式烹调师、中式面点师、保育员、焊工等多个工种。
近年来,聚焦全省十大生态产业和全市重点产业、重大项目用工需求,张掖各职业院校面向农村转移就业劳动者、下岗失业人员、退役军人、残疾人等,免费开展就业技能培训和创业培训。
同时,各职业院校和培训机构发挥自身优势,结合乡村发展的多种新业态、农牧技术推广应用和农村实用技术等,年均培训2.5万人次,培养了大批乡土人才,推动职业教育与现代农业、生态旅游等产业深度融合。
聚焦惠农科研,助力产业提升
“从培养皿中快速取出马铃薯脱毒种薯苗,用剪刀精准将株苗头、颈分离,再迅速装入另外一个培养皿中。”这是培黎职业学院乡村振兴创新研究院与甘肃天润薯业共建的马铃薯脱毒种薯创新研究中心,正在开展培训的一个场景。
2022年,培黎职业学院成立乡村振兴创新研究院,开展“三农”领域理论研究与智库服务,大力培养乡村振兴人才,紧密服务乡村产业发展和乡村建设需求。
学院通过校企合作模式,以马铃薯种薯创新研究中心、马铃薯脱毒种薯繁育基地和专业教师团队为依托,不断强化校企双方人才培养、科技创新,生产微型薯83万粒,有力提升了马铃薯原种生产效益和区域内马铃薯良种覆盖率,直接经济效益达25万元。
近年来,张掖探索科教融汇,鼓励高职院校联合地方、行业、骨干企业共建技术技能创新平台、技术转移机构、科技企业孵化器、众创空间,为推动科技成果转化、培养多样化人才奠定了基础。
“以现代农业技术、种子生产与经营等现有专业为重点打造智慧农业专业群,源源不断培养懂技术、善经营、会管理的涉农人才,让职业教育成为助推全市乡村全面振兴的新引擎。”张掖市教育局党组书记、局长殷大斌说。(本报记者 郑芃生 通讯员 王思敏)