噬菌體微生物偵測器—運用合成生物學來發展的辨識微生物之新方式

本篇文章中，將合成生物學的概念應用在微生物辨識的領域將改造過的噬菌體（bacteriophage）使其擁有各自專一對抗的細菌株，當它們侵入細菌並大量複製自己時，我們可以透過偵測噬菌體帶著的螢光蛋白標記，或是它們的DNA，而迅速得知該細菌的身份。以現有常見的偵測技術來說，病菌需要先經過10~24小時的培養，才能具有足夠數量讓機器去偵測辨識（透過生化方法）；且若樣本是混合菌株，將需要耗費更多時間去一一分離辨認。
然而透過噬菌體偵測卻能克服這些難題！第一點，與培養細菌相比，噬菌體的複製十分迅速，只需要數小時的反應就能達到可偵測的閾值，使得即時偵測系統得以成真。第二點，噬菌體對菌株擁有極大專一性，人們可以讓各種噬菌體帶有特異標記，而能同時辨識出混合樣本中的菌種，就像小型DNA陣列。現今已經有針對抗藥性金黃色葡萄球菌（MRSA, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus）的偵測系統通過FDA核准。
合成生物學（synthetic biology）是工程領域的一門新興學問，它把電路的概念引入基因工程，視每個基因為單一元件，透過各種組合創造出可調控的基因迴路（gene circuit）；彷彿在設計機器人一樣，並將此概念應用在生物領域中。

而合成生物學在之中扮演什麼角色?它提倡標準化的基因元件（稱為biobrick）讓基因重組更方便簡易。此外，龐大biobrick資料庫中擁有各種啟動子（promoter）、核醣體結合位（ribosomal binding site）、報告基因（reporter）等供使用者組裝出最理想的迴路。引入電路中的放大器（amplifier）、邏輯閥（logic gate）概念則能讓偵測系統的sensitivity及specificity增加。

利用合成生物學的優勢後，或許能讓噬菌體即時偵測系統獲得重大進展。期待更有效的感測微生物系統被建造出來。