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大肠研究-将含“毒素”的基因簇放进大肠杆菌细胞

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由於基因毒性化合物“大腸桿菌素”濃度低、狀態不穩定及生物合成反應路徑過於複雜,難以複製作研究用途。為了進一步研究“毒素”破壞DNA的過程,需要複製大量“毒素”,所以團隊利用合成生物學方式,以“copy and paste”模式,將含“毒素”的基因簇放進大腸桿菌細胞,從而產生大量“毒素”。錢培元形容,過程如將基因塞進不同的工廠,從而挑出產量最高的大腸桿菌進行培植“毒素”的工作。

他指,經過反覆驗證,現在已經確定其中的“大腸桿菌素-645”會直接破壞DNA雙螺旋結構,增加患大腸癌風險,由於其殺傷力巨大,甚至會對人類造成未知的影響。

面對死亡率極高的大腸癌,港科大海洋科學系主任及講座教授錢培元提出疑問,“腸道內的大腸桿菌是天使,還是魔鬼呢?”大腸桿菌有不同種類,部分可以協助人類消化食物及調節免疫系統,而部分大腸桿菌所產生的“大腸桿菌素”卻是破壞真核細胞中DNA雙螺旋結構的元凶,會導致細胞死亡,增加患上大腸癌的風險。

9月18日電 據香港《文彙報》報道,日前,香港科技大學學者透過合成生物學方法,成功大量複製帶毒性化合物“大腸桿菌素-645”,並揭示其損害DNA雙螺旋結構的機制,確定該化合物是致癌元凶之一,為推動大腸癌預防以至相關藥物研發提供新的基礎。

合成生物學是世界前沿技術之一,利用相關技術,包括基因在內的生物物質,能夠像積木般被重新組裝、排列,每個細胞有如一個工廠,能夠依照基因排列而製造出所需要的化合物,例如稀缺藥品、能源等,用途廣泛且有無窮潛力。然而,該技術用途不僅於此,更能夠大量複製“毒素”,協助人類破解致癌元凶。

錢培元(右一)率領的研究團隊,以合成生物方法破解大腸桿菌素致癌機制。圖片來源:香港《文彙報》/詹漢基 攝

這次研究歷時約3至4年,由港科大、加州大學伯克利分校及加州大學聖地亞哥分校斯克裡普斯海洋學研究所合作進行,研究結果已於國際權威期刊《自然—化學》中發表。未來團隊將以同一原理,研究可限制生產“大腸桿菌素-645”的酶,期望通過大量培植,遏制或逆轉毒素對人體的影響;同時團隊也有興趣與醫療機構合作,研發“大腸桿菌素-645”抑製劑,以預防大腸癌。