生物通報道：人類消化道中居住著大量的微生物，它們被統稱為腸道微生物組。腸道微生物組在人類代謝食物、抵御感染和應答藥物等過程中起到了重要的作用。許多人類疾病都與微生物組失衡有關。

科學家們正在嘗試對腸道微生物進行基因工程改造，以實現各種各樣的應用，比如調節腸道生態環境和治療人類疾病。多形擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）是普遍存在于人類腸道微生物組的一種高豐度共生菌，很適合用來進行這類研究。

不過，對非模式生物進行改造并不容易。遺傳學元件的缺乏，使人難以構建復雜的多基因通路。日前，麻省理工的研究人員開發了可以改造多形擬桿菌的多種遺傳學元件，包括組成型啟動子、誘導型啟動子、核糖體結合位點RBS和誘導體系。他們在此基礎上成功改造了多形擬桿菌，讓其能夠感知并應答腸道菌群中的刺激。

這一成果發表在Cell旗下的新期刊Cell Systems雜志上，文章的通訊作者是麻省理工的盧冠達(Timothy Lu)博士。盧冠達(Timothy Lu)博士是生物工程、電子工程及計算機科學系的副教授，這位青年科學家曾被麻省理工的百年期刊《技術評論》評為世界青年科技創新家。（延伸閱讀：盧冠達博士：用CRISPR揭示非編碼RNA的秘密）

CRISPR-Cas9是細菌在漫長的進化史中演化出的重要防御機制。這個監控體系能夠根據引導RNA的指示，靶標并降解入侵者的遺傳物質。現在，CRISPR-Cas9已經成為了炙手可熱的基因組編輯工具，幫助世界各地的研究者們解決實際問題。近年來，這一技術已經在多個領域中展現了自己強大的特異性基因編輯能力，催生了大量的重要成果。

研究人員通過CRISPR干擾（CRISPRi）調控基因表達，改變了多形擬桿菌的代謝能力及其對抗菌肽的抗性。研究表明，CRISPRi和重組酶系統可以在小鼠腸道的多形擬桿菌中起作用。這項研究為人們提供了改造腸道菌所需的遺傳學元件和設計藍圖，有助于利用共生菌監控腸道微生物組，或者向微生物組遞送治療性藥物。

生物通編輯：葉予

生物通推薦原文：Programming a Human Commensal Bacterium, Bacteroides thetaiotaomicron, to Sense and Respond to Stimuli in the Murine Gut Microbiota