想象一下，有一种神奇的细菌，将其注射到血流中，它会自动运行到肿瘤位置，然后释放出杀死癌症的化合物。这正是美国加州大学伯克利分校（UCB）和旧金山分校（UCSF）研究人员正在开展的工作。

传统的癌症治疗方法受到两个关键因素的限制：一是真正直接作用于肿瘤的药物很少，二是药物对癌组织和健康组织同样有毒害作用。然而，细菌却具有准确找到靶细胞的潜在能力。美国波士顿哈佛医学院的遗传学家乔治·丘奇（George Church）指出：“在某种程度上，细菌是灵丹妙药的终结者。人们很难在一个小分子或蛋白质的分子结构内进行太多复杂的智能化研究，但细菌具有传感器和制动器，可以像潜艇一样钻进细胞内。”

要制造出一个杀癌细菌，生物学家必须创建一些能执行一系列复杂功能的生物体，即这些细菌在血流中能感知肿瘤环境并作出应答。一旦进入肿瘤内，细菌必须渗入癌细胞，随后开始产生杀肿瘤的毒素。研究人员计划用基因工程方法将不同类型细菌的特定部分插入大肠杆菌（Escherichia coli），合成出一种超级微生物。

肿瘤组织具有独特的特征，例如比周围正常组织的氧含量低，乳酸浓度却较高。为了创建一种能够感知肿瘤的细菌，加州大学伯克利分校和旧金山分校的博士后研究员克里斯托弗·安德森（Christopher Anderson）及其同事从大肠杆菌中取出一个氧传感器，将其连接在一种来自另一种细菌的蛋白质——侵袭素（invasin）上，侵袭素能够让细菌侵入癌细胞。相关论文发表在今年早些时候的《分子生物学》杂志上。

目前，安德森和同事正在研制一个更为特异性的系统。为确保细菌只入侵肿瘤细胞，研究人员必须创造出一种遗传机制：仅在两个条件都满足时（如氧和乳酸浓度都在特定水平），才允许入侵蛋白质表达。这相当于工程学中的“AND门”（AND gate，当两个条件满足时就能打开的调节回路）的遗传学版本。

“通过利用各种线索，我们可以获得很高的特异性。”加州大学伯克利分校的生物工程学家、劳伦斯伯克利国家实验室的研究员亚当·阿金（Adam Arkin）说。他是该项目的资深科学家，1999年入选《技术评论》杂志评选的世界顶尖青年创新者百强（TR100）。他指出：“当细菌感知到线索后，它们就可以打开其余设备开始工作。”

最后一步是目前生物学家尚未开始的研究：他们将用基因工程方法创建一种细菌，这种细菌能产生一种酶，将药物前体转化为抗癌化合物。这样，病人可以服用一种包含前体的药丸，这种药物前体只有在体内细菌感染了癌细胞后才变为有活性的药物。

在获得可行的细菌抗癌疗法之前，安德森和同事还面临许多技术上和安全上的障碍。例如，当细菌被注入血流时，人类的免疫系统会对其发起攻击。因此，研究人员通过转基因方法让细菌表面产生一种特殊的液体，这种覆盖在细菌表面的液体能让免疫系统无法识别细菌。

该小组还为这个系统设计了一系列安全装置。例如，病人可能因血液或组织中致病有机体繁殖过快或其毒素的存在而发展成脓毒症。以往研究表明，人类血液中的细菌生长和繁殖需要铁，因此科学家去除了一个让细菌从血液中吸收铁的特定基因，从而彻底限制了体内的细菌生长。

尽管细菌治疗的想法听起来仍像实验，甚至令人恐惧，但它其实已经存在至少一个世纪了。卡介苗（Bacillus Calmette-Guérin, BCG）是用肺结核细菌的活细菌弱毒化制成的预防疫苗。当将其直接注入膀胱时，也能有效治疗膀胱癌，这种治疗方法可以限制癌症在膀胱表面的排列，因为细菌可以很容易地抵达这些癌细胞。

一些品系的细菌对肿瘤细胞具有天然的吸引力。科学家正在尝试利用细菌的这一特性。位于美国康涅狄格州的崴昂医药公司（Vion Pharmaceuticals）正在研究一种以沙门氏菌治疗癌症的方法。