這一期我們講的是，微量營養(yǎng)素測量。

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為了應對血液樣本中不同水平的微量營養(yǎng)素而設計生產(chǎn)不同顏料的**可以為衛(wèi)生官員提供一種廉價的方法來檢測世界資源有限地區(qū)的營養(yǎng)缺乏。目前測量鋅水平的這種“**石蕊試驗”不需要電氣設備，并且可以通過簡單的顏色變化看到結果。
全球有超過10億人可能面臨足夠的鋅攝入量，但目前測量血液樣本中的鋅含量需要在許多受影響地區(qū)無法獲得的復雜測試設備。如果現(xiàn)場測試顯示生物傳感器可以成功測量鋅水平，研究人員希望將這一概念擴展到其他微量營養(yǎng)素，包括維生素。
“我們認為這只是滿足需求的足夠技術，”佐治亞理工學院化學與生物分子工程學院助理教授Mark Styczynski說?！坝谐蝗眨覀兛梢蕴峁┑男畔⒂兄跔I養(yǎng)流行病學家和非政府組織確定可能需要采取干預措施來解決營養(yǎng)不足問題的人群。” 
“代謝工程”雜志9月號報道了概念驗證工作。這項研究得到了比爾和梅林達蓋茨基金會，國家科學基金會和國立衛(wèi)生研究院的支持。
生物傳感器基于改良的大腸桿菌（E.coli），一種常用于基因工程的**。大腸桿菌具有響應其環(huán)境中鋅水平的轉錄系統(tǒng)，研究人員已將其調(diào)整為觸發(fā)紫色，紅色和橙色的色素產(chǎn)生。用于生產(chǎn)這些色素的遺傳機制取自其他生物來源并引入大腸桿菌中。
在實踐中，該領域的衛(wèi)生專業(yè)人員將從懷疑患有鋅缺乏的人那里獲得血液樣本。血液樣本將在類似打蛋器的簡單機械裝置上旋轉，以將血漿與血細胞分離。然后將血漿置于試管或其他容器中，其中含有含有修飾的大腸桿菌的沉淀。
一旦與血漿混合，大腸桿菌將繁殖，產(chǎn)生對應于血漿中鋅水平的顏色。紫色對應于危險的低水平，而紅色表示臨界水平，橙色正常水平。在沒有任何診斷或其他電子設備的情況下，顏色很容易看到。
“加入血漿樣品后，顏色變化的過程大約需要24小時，盡管我們希望加速這一過程，”Styczynski說。
不會進行測試以確定需要**的個體，但將用于評估更多人群的營養(yǎng)需求。
“你可能遇到微量營養(yǎng)素缺乏的地方通常是資源匱乏的國家，或者可能是遭受自然災害的地方，”Styczynski解釋說?！斑@些缺陷不是在個人層面上進行處理，而是在人口水平上進行考慮并用于**可能受影響的村莊或地區(qū)。我們可以從50或100人中抽取樣本，并能夠評估營養(yǎng)狀況一個地區(qū)?！?nbsp;
由于**對許多與人類健康相關的維生素沒有相同的要求，研究人員在開發(fā)其他微量營養(yǎng)素（如維生素A）的測試時可能不得不改變生物。
“我們希望能夠在相當短的時間內(nèi)以相對較低的成本測試一整套營養(yǎng)素，因為該領域不需要任何設備，”Styczynski補充道。
作為他們研究的一部分，Styczynski和研究生研究助理Daniel Watstein和Monica McNerney將色素生產(chǎn)機械設計到大腸桿菌中。紅色和橙色，番茄紅素和β-胡蘿卜素是由植物病原體Pantoea anantis的基因產(chǎn)生的。紫色，紫羅蘭素來自土壤**。將用于產(chǎn)生色素的基因置于質(zhì)粒上并引入**中。
研究人員在大腸桿菌中使用了兩種鋅敏感蛋白，并控制這些蛋白質(zhì)在多大程度上可以打開和關閉色素生成基因。這種方法使鋅敏感蛋白對鋅水平的響應接近預期在血漿中發(fā)現(xiàn)的水平，并且可以進一步用于允許它們以任意水平開啟。
其中一個挑戰(zhàn)是避免產(chǎn)生大量可能對**有毒的色素，同時快速生產(chǎn)色素以使肉眼可見。由于橙色和紅**素是在相同的代謝途徑中產(chǎn)生的，研究人員需要建立一種方法，一次只生產(chǎn)一種或另一種 - 他們的工作表明的挑戰(zhàn)可以切實解決，盡管他們?nèi)匀慌ぷ?- 調(diào)整實施。
Styczynski認為該系統(tǒng)是**個使用**測量血液微量營養(yǎng)素而不需要診斷設備的系統(tǒng)。其他技術需要專門的測量設備，這些設備難以在現(xiàn)場運輸和維護。
“生物傳感的總體思路肯定在那里，但我們采取了開發(fā)一個不需要現(xiàn)場設備的系統(tǒng)的步驟，”他說?！拔覀兿嘈胚@將在資源匱乏的地區(qū)運作良好?！?nbsp;
接下來的步驟是開發(fā)冷凍干燥**的技術，以及評估改性**的潛在生態(tài)影響。Styczynski希望現(xiàn)場試驗能在未來兩年內(nèi)開始。
“這是一個令人信服的原理證明，我們希望根據(jù)我們已經(jīng)展示的內(nèi)容開始該系統(tǒng)的轉換方面，”他補充說?！艾F(xiàn)在應該減少這一點，以實現(xiàn)有用的東西?！?nbsp;
比爾和梅林達蓋茨基金會根據(jù)撥款OPP1046289，國家科學基金會撥款1254382和美國國立衛(wèi)生研究院培訓基金T32-EB006343提供支持。本新聞稿的內(nèi)容由作者負責，并不一定代表支持機構的官方觀點。