實(shí)驗(yàn)室的另一位博士后研究員，深入?yún)⑴c這項(xiàng)工作的Marcelo Torres解釋道，“我們的傳感器甚至可以檢測(cè)到100個(gè)細(xì)胞中的細(xì)菌。通常需要1萬(wàn)或10萬(wàn)個(gè)細(xì)菌細(xì)胞才能視為感染，我們可以及早發(fā)現(xiàn)感染并可以檢測(cè)細(xì)菌隨著時(shí)間變化所發(fā)生的增長(zhǎng)?！?
De la Fuente的長(zhǎng)期目標(biāo)之一是創(chuàng)建人造抗生素，該實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。憑借人工智能，計(jì)算機(jī)可以知道哪些自然分子能夠成功對(duì)抗細(xì)菌，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)生成新的人造分子（如上圖所示）。研究人員可以將它們打印出來(lái)并用于真正細(xì)菌的測(cè)試
一旦傳感器注意到感染蔓延，它就會(huì)通過(guò)基于手機(jī)的應(yīng)用程序通知用戶。只需按一下按鈕，用戶就可以發(fā)送電信號(hào)以啟動(dòng)治療，即預(yù)先裝在繃帶上，名為肽的微小蛋白質(zhì)細(xì)菌特異性氨基酸鏈。Torres表示，“這些細(xì)菌產(chǎn)生的分子，如果將電流引入系統(tǒng)，它們會(huì)經(jīng)歷電化學(xué)過(guò)程，這是眾所周知的。我們要做的就是找到每個(gè)分子的正確模式，正確的電化學(xué)結(jié)構(gòu)?！?
研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找出了哪些肽可以成功地針對(duì)引起感染的特定病原體，并創(chuàng)建了擁有電極的應(yīng)用程序的測(cè)試樣本。
Melo指出，“我們所進(jìn)行的每一步都有概念證明。”
Torres補(bǔ)充道，“現(xiàn)在要做的就是將其合成?！?
一旦合成，該系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)感染的速度將比今天快得多。通常，擦拭傷口后需要數(shù)小時(shí)或數(shù)天才能恢復(fù)，但這些讀數(shù)僅需要幾秒鐘。De la Fuente表示，未來(lái)版本的生物傳感器可能會(huì)以藥丸的形式被吸收，這些藥丸可以檢測(cè)出腸道中的某些細(xì)菌，并進(jìn)行治療。
合理使用益生菌
讀取腸道內(nèi)的信息并釋放藥物的想法已經(jīng)在另一個(gè)專注于益生菌工程的項(xiàng)目中發(fā)揮作用，在酸奶等食品中發(fā)現(xiàn)了“好”的細(xì)菌。
這正是博士后研究員Esther Broset的興趣所在，她表示研究目的不是殺死有益的微生物細(xì)菌群，而是針對(duì)可能會(huì)使我們生病的腸道內(nèi)微生物。Broset指出，“如果我們殺死微生物群中的危險(xiǎn)細(xì)菌會(huì)發(fā)生什么？我們將在益生菌中表達(dá)這種細(xì)菌。”
在實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)生成抗生素研究中，研究人員使用相同的機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)縮小分子范圍，從而找到適合于益生菌使用的蛋白質(zhì)，這是至關(guān)重要的，因?yàn)槟承╇膶?duì)益生菌而言是有毒的。
Broset解釋道，“研究人員在我們的胃里面發(fā)現(xiàn)一種針對(duì)病原體的肽，會(huì)引起潰瘍?！彼梢砸稽c(diǎn)點(diǎn)地將這種蛋白質(zhì)編碼到特定細(xì)菌的DNA中去，讓這些細(xì)菌產(chǎn)生有益的益生菌。她補(bǔ)充道，“你可以編碼任何你想要的分子，包括它們的表達(dá)式、數(shù)量、高或低?！痹诤线m的情況下，腸道中的益生菌會(huì)產(chǎn)生這種肽并分泌出來(lái)以對(duì)抗病原體。
De la Fuente表示，目前最有應(yīng)用前景的是沙門氏菌，“從理論上講，你可以喝酸奶，酸奶將通過(guò)體內(nèi)到達(dá)結(jié)腸、腸道，而益生菌將在腸道內(nèi)繁殖并治療沙門氏菌感染?！弊罱K，如果該概念被證明是成功的，那么益生菌的導(dǎo)管可以是一種主動(dòng)服用的藥丸，當(dāng)它檢測(cè)到危險(xiǎn)的細(xì)菌時(shí)會(huì)釋放出合適的肽。
歸根到底，所有研究項(xiàng)目的目標(biāo)是創(chuàng)建de la Fuente所描述的開發(fā)閉環(huán)，從計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)，打印、合成到篩選生物制品的一切都將自動(dòng)進(jìn)行并循環(huán)回電腦。de la Fuente闡述道，“對(duì)分子開發(fā)和創(chuàng)建新藥物而言，它將成為一套非常有用的工具。”
他還承諾要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)多元化實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室成員通常取自這些領(lǐng)域中代表性不足的群體，他們來(lái)自不同的地方，擁有不同的科學(xué)背景。他表示，“實(shí)驗(yàn)室的宗旨是歡迎來(lái)自世界各地的人才，讓這些人成為未來(lái)的領(lǐng)導(dǎo)者?！边@些科學(xué)家的組合將使實(shí)驗(yàn)室突破分子測(cè)序的界限。
