这篇文章介绍了由麻省理工学院等机构开发的智能药丸，可以实时检测肠道重要生物分子，对肠道疾病的诊断与治疗具有重大影响。药丸设计与摄入剂量相符，利用活性细菌、电子器件和电池工作。该技术有望帮助早期诊断疾病、预防疾病爆发，优化治疗计划，改进肠道微生物组研究，并应用于健康监测。挑战在于优化性能、扩大检测范围，进行更广泛的临床试验。该技术有望影响IBD等疾病治疗，并展现出潜在在其他疾病中的应用前景。全文内容详实，估计阅读时间约需5-6分钟。*
来自麻省理工学院、波士顿大学和其他机构的研究人员开发了一种蓝莓大小的智能药丸，可能对诊断和治疗肠道疾病产生重大影响。这颗药丸是第一种能够与摄入兼容的技术，能够自动检测并实时报告可能表示问题的关键生物分子。这项研究的重要发现包括：
- 药丸的设计：这颗药丸与市场上的可摄入剂量形式相符，约为之前的原型的六分之一大小。它的设计旨在检测与肠道疾病相关的重要生物分子，如一氧化氮和硫化氢副产物，这些生物分子是炎症的关键信号和介质。
- 检测疾病的重要性：目前诊断肠道疾病的技术通常具有侵入性，并且无法实时检测分子生物标志物。这是一个问题，因为一些生物标志物寿命很短，因此它们在当前技术能够检测到之前就会消失。
- 药丸的工作原理：这颗新药丸将特殊设计的活性细菌与电子和小型电池相结合。当细菌检测到感兴趣的分子时，它们会产生光，并且药丸的电子器件将该光转换成无线信号，可以在药丸穿越肠道的过程中实时传输到智能手机或其他计算机。
- 潜在影响：这项技术对于早期诊断、预防疾病爆发以及优化治疗计划可能具有重大影响，特别是对于炎症性肠道疾病（IBD）等肠道疾病患者。
- 对肠道的理解：这种技术还有助于科学家更好地了解肠道微生物组，这是消化食物的关键微生物的栖息地。
- 未来潜力：该技术还可以应用于健康监测领域，有望在难以访问的环境中使用活性细菌和电子组合来诊断疾病。
总之，这项研究代表了一项具有潜在革命性影响的医学技术，可用于肠道疾病的诊断和监测，以及对肠道微生物组的研究，同时也具有广泛的健康监测应用前景。下面是该报道的原文翻译：
麻省理工学院、波士顿大学等机构的研究人员报告了一种蓝莓大小的智能药丸，可能会在肠道疾病的诊断和治疗中产生重大变革。这是因为这是第一种与摄入兼容的技术，可以自动检测并实时报告可能表示问题的关键生物分子。
这项工作发表在《自然》杂志的8月10日期刊上。该论文的其他作者来自波士顿的布里格姆妇女医院、芝加哥大学和模拟器件公司（Analog Devices）。
这项新研究显著推进了2018年《科学》杂志中报道的早期研究。目前的药丸约为科学杂志中报道的原型的六分之一大小，符合市场上的安全可摄入剂量形式。它还被设计用于检测关键的生物分子，如一氧化氮和硫化氢副产物，这些生物分子是与肠道疾病相关的炎症的重要信号和介质。
目前用于诊断肠道疾病的现有技术可能是侵入性的（比如结肠镜检查或其他内窥镜检查），无法实时检测疾病的分子生物标志物。后者是一个问题，因为一些重要的生物标志物生命非常短暂，所以它们在当前技术能够检测到它们之前就消失了。
这种新药丸已经在猪身上成功测试，它将经过特殊设计的活性细菌与电子器件和小型电池结合在一起。当细菌感知到感兴趣的分子时，它们会产生光（细菌本身也已成功在动物体外和小鼠体内测试）。然后，药丸的电子器件将该光转换成无线信号，可以在药丸穿越肠道的过程中通过身体传输到智能手机或其他计算机上实时传输。
麻省理工学院的生物工程和电气工程与计算机科学副教授Timothy Lu表示：“人体肠道的内部运作仍然是科学的最后疆域之一。我们的新药丸可以解锁关于身体功能、与环境的关系以及疾病和治疗干预的大量信息。” Timothy Lu还是该研究中描述的工作的资深作者。
潜在影响
全球约有700万人患有炎症性肠道疾病（IBD），如溃疡性结肠炎或克罗恩病。
哈佛大学公共卫生学院的教授Alessio Fassano表示：“监测IBD的最具挑战性的方面之一是预测这些患者经常发生的临床爆发，这决定了他们的疾病药物管理。目前我们没有能够可靠预测即将发生的炎症爆发的生物标志物，因此患者经常会经历需要住院治疗才能得以适当管理的严重症状。”他没有参与研究。 “这个系统可能在IBD的管理方面具有改变游戏规则的潜力，可以进行早期诊断、拦截疾病爆发以及优化治疗计划。”
在他们的研究中，研究人员展示了这种智能药丸可以检测一氧化氮，这是与许多IBD相关的寿命短暂的分子。重要的是，传感器还可以检测不同浓度的一氧化氮。MIT电气工程与计算机科学（EECS）和生物工程（BE）系的Pew博士后研究员Maria Eugenia Inda表示：“这将允许我们区分正常情况和疾病。”这也很重要，因为生物标志物的水平在患者之间变化很大。
了解肠道
团队表示，这种药丸可以进行调整以检测其他关键的生物标志物。因此，Inda也对该系统为科学家提供更好的了解肠道微生物组的潜力感到兴奋，即维护消化食物关键的微生物的微妙环境。
目前，肠道就像一个黑匣子。她说：“我们仍然不完全了解它，因为很难接触和研究。我们缺乏探索它的工具。”她说：“更多了解肠道的化学环境可以帮助我们在炎症占主导地位之前，通过识别引发炎症的因素来预防疾病。”
除了肠道外，团队的微生物和电子的组合在健康监测方面可能具有广泛的用途。麻省理工学院机械工程系的研究科学家Miguel Jimenez表示：“通过这个发展，我们描述了一个独特的胃肠道评估平台，我们预计可以帮助许多人。” Giovanni Traverso是该研究的一位高级作者，他是麻省理工学院机械工程系的副教授，也是布里格姆妇女医院的胃肠病医师。
一个奇妙的航程
Inda将这项研究与1966年的电影《奇妙的航程》（Fantastic Voyage）相比，电影中四名科学家缩小自己，以适应一个生病的人体内的小型潜艇，以治疗他的大脑问题。她笑着说：“我们科学家不能做到这一点，但现在我们可以派细菌去做类似的事情。合成生物学的快速进展使我们能够利用活细胞的信息处理能力，在这种难以访问的环境中诊断疾病。”
Inda、Jimenez、Traverso和Lu的合著作者还包括MechE、MIT科克综合癌症研究所和布里格姆妇女医院（BWH）的Christoph Steiger、Alison Hayward、Adam Wentworth和Wiam Madani；科克研究所的Nhi Phan和Jenna Ahn；波士顿大学电气与计算机工程系的Qijun Liu（也是2022年一篇关于电子的第一作者）、Arslan Riaz、Timur Zirtiloglu和Rabia Yazicigil；BWH的Kaitlyn Wong和Ronan McNally；科克综合癌症研究所和BWH的Keiko Ishida；MechE、科克研究所和MIT比较医学部（DCM）的Niora Fabian；MechE和科克研究所的Josh Jenkins和Johannes Kuosmanen；BE和EECS的Yong Lai；MechE、科克研究所、BWH和DCM的Alison Hayward；芝加哥大学的Mark Mimee；模拟器件公司（Analog Devices）的Phillip Nadeau；以及MIT工程学院院长Anantha Chandrakasan，他是EECS的教授。
这项工作得到了勒纳·M·和哈里·B·赫尔姆斯利慈善信托基金、皮尤慈善信托基金、太空健康转化研究所、MIT机械工程系、MIT卡尔·范·塔塞尔（1925年）职业发展教授职位和催化剂基金会的支持。
https://news.mit.edu/2023/smart-pill-can-track-biological-markers-real-time-0908
潜在的问题：
1. 这种智能药丸对肠道疾病患者有何影响？
- 这种智能药丸可以帮助患者进行早期诊断、预防疾病爆发，并优化治疗计划，特别对于炎症性肠道疾病（IBD）患者可能具有重大影响。
2. 这颗智能药丸如何工作来检测生物分子？
- 这颗药丸结合了特殊设计的活性细菌、电子器件和小型电池。当细菌检测到感兴趣的分子时，会产生光，并通过电子器件将光转换为无线信号，实时传输至智能手机或计算机。
3. 这项技术在肠道微生物组研究中有何作用？
- 这项技术有助于科学家更好地了解肠道微生物组，提供了更多关于消化食物中关键微生物的栖息地的信息。
4. 这种智能药丸能检测哪些生物分子？
- 它可以检测一氧化氮和硫化氢副产物等与肠道疾病相关的重要生物分子。
5. 这项研究的下一步计划是什么？
- 下一步计划可能包括进一步优化药丸的性能，扩展其能够检测的生物分子范围，以及进行更广泛的临床试验等。
6. 这种智能药丸的发展对其他领域有何潜在应用？
- 这种技术还可以应用于健康监测领域，在难以访问的环境中使用活性细菌和电子组合来诊断疾病，具有广泛的潜在应用前景。
7. 这颗智能药丸的研究团队中有哪些机构和专家参与？
- 研究团队来自麻省理工学院、波士顿大学、布里格姆妇女医院、芝加哥大学和模拟器件公司等机构，其中的专家涵盖生物工程、电气工程、计算机科学等多个领域。
8. 未来该技术在医疗领域的应用前景如何？
- 该技术有望在肠道疾病的诊断和治疗中发挥革命性作用，同时也可能在其他疾病的早期诊断、预防和治疗上展现出潜在应用前景。
*简介与问答内容由人工智能chatGPT根据文章内容总结发散，仅供参考，如有冲突请以正文内容为准
【独家稿件声明】本文为美国续航教育（Forward Pathway LLC，官网地址：www.forwardpathway.com）原创，未经授权，任何媒体和个人不得全部或者部分转载。如需转载，请与美国续航教育联系；经许可后转载务必请注明出处，违者本网将依法追究。
美国续航教育总部位于美国加利福尼亚州洛杉矶，同时在中国上海和深圳设有续航教育分部。续航教育自2013年成立以来，致力于研究中美之间的文化教育发展与趋势，提供最专业的美国留学一站式服务，获得美国国际招生协会AIRC及国际教育顾问委员会ICEF的双重认证。
觉得有用的话就评价/分享一下吧~
