專利名稱：用作感測、產(chǎn)生和干預的平臺的共生生物系統(tǒng)的制作方法
用作感測、產(chǎn)生和干預的平臺的共生生物系統(tǒng)背景
基因是遺傳的基本物理與功能單元?；蚴蔷幋a有關(guān)如何制造蛋白質(zhì)的指令的特 定基序列(DNA)。身體在每個細胞的細胞核中保留基因，并且在保存DNA的染色體中組織它 們。在人類中，基因的大小可從數(shù)百個DNA基到多于好幾萬個基因的范圍內(nèi)變化。在改變 基因使得編碼蛋白質(zhì)不能實現(xiàn)它們的正常功能時，就會導致遺傳障礙。重組DNA技術(shù)已經(jīng)使得將基因從一個有機體轉(zhuǎn)移到另一個有機體成為可能。結(jié)合 人類和其它哺乳動物來使用重組DNA技術(shù)被稱為基因治療?；蛑委熓怯糜诩m正作為發(fā) 病原因的缺陷基因的技術(shù)。盡管研究者可使用若干方法之一來糾正有缺陷的基因，但更普 遍地是將正常基因插入到基因組中的非特定位置來代替不起作用或者不正常工作的基因。 艮口，在基因治療中，將正常工作的基因插入到基因組中來代替異常工作或者引起疾病的基 因。使用稱為載體的載體分子將治療基因遞送到患者的目標細胞。最常用的載體是通過遺 傳方式改變以運送正常人類DNA的病毒。使用病毒是因為病毒通常用致病方式通過將它們 的基因封裝和遞送到人類的細胞來起作用?？茖W家利用這種功能并且操縱病毒基因組來移 除致病基因并插入治療基因。例如，用一種包含感興趣的治療基因的病毒載體來感染通常來自受病情影響的組 織的目標細胞，諸如患者的肝細胞或肺細胞。該載體隨后將其包含治療人類基因的遺傳物 質(zhì)卸載到目標細胞中。從治療基因生成起作用的蛋白質(zhì)產(chǎn)物，這使目標細胞恢復到正常狀 態(tài)。一個問題是基因治療是不可逆的。換言之，一旦將新基因?qū)氲交颊叩幕蚪M中， 它就無限期地持久存在且不能被移除。有關(guān)基因治療的其它問題包括毒性顧慮以及載體誘 發(fā)的炎癥和免疫反應。同樣在解決疾病的上下文中，微生物對于已知抗生素的抵抗力的數(shù)量日益增加是 一個問題。當前，正在進行很多努力來進一步開發(fā)有效物質(zhì)來確保足夠地保護人類和動物 不受感染。另外，在動物中使用常規(guī)抗生素是極有爭議的，因為存在由此導致食物鏈的最終 成員(即人類)過度地受到抗生素或抗生代謝物的作用的可能性，這會加劇附加的抗生素 抵抗力。概述下面提供本發(fā)明的簡化概述以便提供對本文所述一些方面的基本理解。本概述不 是所要求保護的主題的詳盡概觀。它既不旨在標識所要求保護的主題的關(guān)鍵或重要元素， 也不旨在描繪本發(fā)明的范圍。其唯一目的是用簡化形式提出所要求保護的主題的一些概 念，作為在后面提供的更詳細描述的序言。本發(fā)明涉及便于對活體中的狀況進行監(jiān)視、感測、用信號表示和/或治療的系統(tǒng) 和/或方法。共生試劑可以監(jiān)視、感測、用信號表示和/或治療各種狀況，并且進一步或者替 換地提供指示活體的至少一種狀況的信息。該共生試劑可以生成用于與外部系統(tǒng)進行通信 的信息，外部系統(tǒng)可以使用該信息進行診斷、試驗、研究和/或預防性地用藥。然而，與基因 治療中的遺傳物質(zhì)不同，遺傳工程設(shè)計的共生試劑可以從活體中移除或者可控制地滅活。
根據(jù)所要求保護的主題的一個方面，提供一種便于對活體的狀況進行感測、檢測 或治療的系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用共生試劑、便于與活體的狀況相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的接收或遞送的接 口組件、以及分析所接收到的與該活體的狀況相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)或者提供用于遞送給該共生試 劑的數(shù)據(jù)的操作組件。根據(jù)所要求保護的主題的另一個方面，一種便于檢測活體的狀況的方法包括將共 生試劑導入活體中；檢測來自該共生試劑的、表示活體的狀況的信號；以及將該信號與該 狀況相關(guān)。由于各種狀況具有離散的信號，因此該相關(guān)是直接的。根據(jù)所要求保護的主題的又一個方面，一種便于治療活體的狀況的方法包括將共 生試劑導入活體中并且從該共生試劑釋放治療物質(zhì)以治療該活體的狀況。下面的描述和附圖詳細闡述所要求保護的主題的某些說明性方面。然而，這些方 面僅指示了可使用本發(fā)明原理的各種方法中的少數(shù)幾種，并且所要求保護的主題旨在包括 所有這些方面及其等效方面。在結(jié)合附圖考慮下面對本發(fā)明的詳細描述時，所要求保護的 主題的其它優(yōu)點和新穎特征將變得顯而易見。附圖簡述

圖1示出便于使用共生試劑對活體的狀況進行感測、檢測或治療的示例性系統(tǒng)的 框圖。圖2示出便于使用共生試劑、控制器和數(shù)據(jù)存儲對活體的狀況進行感測、檢測或 治療的示例性系統(tǒng)的框圖。圖3示出便于使用共生試劑對活體的狀況進行感測、檢測或治療的示例性系統(tǒng)的 框圖。圖4示出便于使用共生試劑和分析組件對活體的狀況進行感測、檢測或治療的示 例性系統(tǒng)的框圖。圖5示出便于使用共生試劑和人工智能對活體的狀況進行感測、檢測或治療的示 例性系統(tǒng)的框圖。圖6示出便于使用共生試劑和警報、記錄和/或查詢對活體的狀況進行感測、檢測 或治療的示例性系統(tǒng)的框圖。詳細描述參考附圖描述所要求保護的主題，在各附圖中相同的標號用于指示相同的元素。 在下面的描述中，為解釋起見，闡述許多具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的全面理解。然而，顯然 可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施所要求保護的主題。在其它情況下，以框圖形式示出 公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便于描述本發(fā)明。與常規(guī)的基因治療技術(shù)相比較，通過對可在活體中自然生存的共生試劑進行遺傳 工程設(shè)計(genetically engineering)來實現(xiàn)了提高的靈活性和增加的功能。該遺傳工程 設(shè)計的共生試劑可在需要時移除，諸如在預期目的完成時或者在未實現(xiàn)預期功能時。共生 試劑感測、用信號表示、提供和/或調(diào)節(jié)面向健康的物質(zhì)或以疾病為目標的物質(zhì)。本發(fā)明提 供用于治療和檢測疾病缺陷的平臺。在一特定實施例中，面向人類的疾病防控系統(tǒng)和/或 面向人類的新陳代謝控制系統(tǒng)與身體的生化系統(tǒng)通信并允許更靈活的基因治療。共生試劑能夠在所需時間段內(nèi)存在于活體中并且能夠?qū)铙w的各種狀況進行監(jiān) 視、感測、用信號表示和/或治療等操作中的至少一項操作。通常，通過遺傳方式轉(zhuǎn)變成共生試劑的基試劑自然存在于活體中，諸如自然發(fā)生的大腸桿菌(E.coli)。共生試劑的示例 包括遺傳工程設(shè)計的或者以其它方式改變的生物材料。共生試劑的一般示例包括細菌、病 毒、真菌、藻類、纖毛蟲、寄生蟲、病原體、微生物、諸如雜交瘤等合成材料等等。細菌的一種 普通示例特別包括益生菌。注意，共生試劑明確包括寄生蟲、寄生菌、和病原菌，因為正面效 果和優(yōu)點超過負面效果和缺點，特別是在寄生蟲、寄生菌、或病細菌的負面效果和缺點可以 被減少或最小化的時候。換言之，盡管“寄生”和“病原”按照慣例不被解釋為共生，但出于 本發(fā)明的目的，當存在與寄生共生或者病原共生相關(guān)聯(lián)的益處時，共生就包括寄生或病原。遺傳工程設(shè)計指的是用于創(chuàng)建表達蛋白質(zhì)或者產(chǎn)生感興趣的化合物或信號的宿 主細胞或有機體(在這一情況下是共生試劑)的任何重組方法。用于遺傳工程設(shè)計共生試 劑的方法和載體是已知的。遺傳工程技術(shù)的示例包括表達載體、有目標的同源重組和基因 激活、以及由工程設(shè)計的轉(zhuǎn)錄因子進行的轉(zhuǎn)移活化。共生試劑的具體示例包括諸如大腸肝菌等埃希氏(Escherichia)菌屬的細菌， 諸如表皮葡萄球菌(S. epidermis)和金黃色葡萄球菌(S. aureus)等葡萄球菌屬的細菌， 諸如活動節(jié)桿菌(A. agilis)、檸檬節(jié)桿菌(A. citreus)、球形節(jié)桿菌(A. globiformis), 藤黃節(jié)桿菌(A. leuteus)、簡單節(jié)桿菌(A. simplex)等節(jié)桿菌屬的細菌，諸如褐球固氮菌 (A. chroococcum)、雀稗固氮菌(A. paspali)、巴西固氮螺菌(A. brasiliencise)和生脂固 氮螺菌(A. lipoferum)等固氮菌屬的細菌，諸如溶脂類桿菌(B. lipolyticum)和琥珀酸類 桿菌(B. succinogenes)等類桿菌屬的細菌，諸如溶脂短桿菌(B. lipolyticum)和停滯短 桿菌(B. stationis)等短桿菌屬的細菌，諸如佐氏庫特氏桿菌(K. zopfil)等庫特氏桿菌 屬(Kurtha)的細菌，諸如疣孢漆斑菌(M. verrucaria)等漆斑菌屬的細菌，諸如煅燒假單 胞菌(P. calcis)、脫氮假單胞菌(P. dentrificans)、熒光假單孢菌(P. flourescens)和格 氏假單胞菌(P. glathei)等假單胞菌屬的細菌，諸如黃孢原毛平革菌(P. chrysosporium) 等普哈哈特屬(Phanerochaete)的細菌，諸如弗氏鏈霉菌(S. fradiae)、纖維素鏈霉 菌(S. cellulosae)和灰黃鏈霉菌(S. griseoflavus)等鏈霉菌屬的細菌，真桿菌屬的 細菌，諸如青春雙歧桿菌(B. adolescentis)、兩歧雙歧桿菌(B. bifidum)、動物雙歧桿 菌(B. animalis)、嗜熱雙歧桿菌(B. thermophilum)、短雙歧桿菌(B. breve)、長雙歧桿菌 (B. longum)、嬰兒雙歧桿菌(B. infantis)和乳雙歧桿菌(B. lactis)等雙歧桿菌屬的細菌， 梭狀芽孢桿菌、腸球菌，梭桿菌，消化鏈球菌，瘤胃球菌，諸如嗜酸乳桿菌(L. acidophilus), 兩歧乳桿菌(L. bifidum)、保加利亞乳桿菌(L.bulgaris)、干酪乳桿菌(L. casei)、長兩 歧乳桿菌(L. bifidolongum)、發(fā)酵乳桿菌(L. fermentum)、短乳桿菌(L. brevis)、纖維二 糖乳桿菌(L. cellobiosus)、卷曲乳桿菌(L. crispatus)、彎曲乳桿菌(L. curvatus)、鼠 李糖乳桿菌(L.GG)、格氏乳桿菌(L. gasseri)、約氏乳桿菌(L. johnsonii)、植物乳桿菌 (L. plantarum)、唾液乳桿菌(L. salivarus)、羅伊氏乳桿菌(L. reuteri)、德氏乳酸桿菌 (L. delbrueckii)、鼠李糖乳桿菌(L. rhamnosusthose)等乳桿菌屬的細菌，諸如釀酒酵母 (S. cerevisiae)等來自酵母菌屬(發(fā)酵劑)的細菌，放射菌屬的細菌，固氮菌屬的細菌，諸 如短桿菌(B. brevis)、浸麻芽孢桿菌(B. macerans)、短小芽孢桿菌(B. pumilus)、多粘芽 孢桿菌(B.polymyxa)、枯草桿菌(B. subtilis)、炭疽桿菌(B. anthracis)和蠟狀芽孢桿菌 (B. cereus)等桿菌屬的細菌，類桿菌屬的細菌，諸如百日咳桿菌(B. pertussis)等鮑特氏 桿菌屬(Bordetella)的細菌，諸如萊姆病螺旋體(B. burgdorferi)等包柔氏螺旋體屬的細菌，諸如干燥棒狀桿菌(C. xerosis)和霍夫曼棒狀桿菌(C. hoffmarmi)等棒狀桿菌屬的 細菌，諸如空腸彎曲桿菌(C. jejuni)等彎曲桿菌屬(Campylobacter)的細菌，諸如白色念 珠菌(C. albicans)、藍色念珠菌(Cyanobacteria)等念珠菌屬的細菌，諸如耐輻射恐球菌 (D. radiodurans)等恐球菌屬(Deinococcus)的細菌，腸球菌屬的細菌，微球菌屬的細菌， 諸如嗜熱鏈球菌(S. thermophilous)和屎鏈球菌(S. faecium)等鏈球菌屬的細菌，海洋桿 菌(Oceanobacillus)屬的細菌，集胞藻屬(Synechocystis)的細菌，假單胞菌屬的細菌，螺 桿菌屬的細菌，分支桿菌屬的細菌，擬南芥屬(Arabidopsis)的細菌，嗜熱菌屬的細菌，等寸。用作共生試劑或者用作制造共生試劑的起始材料的細胞系的附加源和其它生物 材料可在ATCC細胞系和雜交瘤、發(fā)酵劑、真菌學和植物學、和植物學藻類和原生動物、以 及可從American Type Cluture Co.(美國模式培養(yǎng)公司)(羅克維爾，馬里蘭州)得到的 其他生物材料中找到，它們通過引用全部結(jié)合于此。寄生蟲包括人類寄生蟲和諸如動物寄生蟲等非人類寄生蟲。寄生蟲擅長滲入并駐 留在活體宿主中。由于寄生蟲對于活體的特定區(qū)域有著天然的姻親關(guān)系，因此寄生共生試 劑在其中活體的特定器官或組織作為治療、檢測或調(diào)查的目標的某些情況下是有利的。在 治療包括對特定器官進行腫瘤治療的情況下，使用寄生共生試劑特別有利。當使用寄生共 生試劑時，在某些情況下有助于減輕寄生蟲的致病效果。寄生共生試劑的具體示例包括結(jié)腸小袋纖毛蟲(其通常鉆入腸粘膜中)，布氏錐 蟲(血鞭毛蟲)，瘧原蟲屬的寄生蟲(肝臟和血紅細胞的細胞內(nèi)寄生蟲)，諸如蛔蟲等線蟲 (通常侵入胃腸道和肺臟的蛔蟲)，諸如蠕形住腸線蟲等蟯蟲(胃腸道、結(jié)腸、指尖)，諸如毛 首鞭形線蟲等鞭蟲(胃腸道)，諸如肝片吸蟲和血吸蟲等吸蟲(肝臟和膽囊)，諸如來自絳 蟲屬的寄生蟲等絳蟲(胃腸道)，鉤蟲，犬心蟲，蛔蟲，陰道滴蟲(陰道，尿道，附睪，和前列 腺)，諸如腐生螺旋體屬、脊膜螺旋體屬、密螺旋體屬等螺旋體原蟲(血液和淋巴系統(tǒng))，虱 子(頭部、身體、和陰部)，疥癬，來自諸如溶組織內(nèi)阿米巴等內(nèi)阿米巴屬的寄生蟲，隱胞子 蟲屬的寄生蟲，諸如曼氏血吸蟲、埃及血吸蟲、以及日本血吸蟲等血吸蟲屬(的寄生蟲，諸 如萊姆病螺旋體等包柔氏螺旋體屬的寄生蟲，等等。共生試劑有可能在活體中無限期的存在，或者有可能暫時存在(例如，如果共生 試劑作為食物一部分攝入，則該共生試劑可穿過消化道并在糞便中離開活體)。與共生試劑 相關(guān)聯(lián)的優(yōu)點是，在活體中的持續(xù)或存在時間是可控的。換言之，存在用于在需要時從活體 中移除共生試劑的技術(shù)。 可以使用已知技術(shù)制造共生試劑。例如，重組DNA技術(shù)可用于制造遺傳工程設(shè)計 的、具有所需功能的細菌。重組DNA—般是載體的形式。例如，載體可以是質(zhì)粒、粘粒、噬菌 體或人造染色體。載體通常包括一個或多個可選擇標志來允許選擇與它們一起轉(zhuǎn)變(或者 轉(zhuǎn)染在本說明書中這些術(shù)語可以互換使用)的細胞，并且較佳地允許選擇收留(harbor) 包含異種DNA的載體的細胞。一般存在適當?shù)摹伴_始”和“停止”信號。另外，如果載體旨 在表達，則存在用于驅(qū)動表達的足夠的調(diào)節(jié)序列?？寺≥d體可以導入到益生菌、大腸桿菌、 或者便于它們進行操縱的其他合適宿主中。 可通過包括將連續(xù)的核苷酸耦合在一起和/或綁扎低聚和/或多聚核苷酸的任何 方便的方法來準備用于制造遺傳工程設(shè)計的共生試劑的核酸序列，包括在體外過程中的無細胞方法，但重組技術(shù)形成本選擇方法。最后，可以用任何合適的方法將核酸序列導入到宿 主細胞?？墒褂靡阎夹g(shù)通過轉(zhuǎn)化將核酸序列導入到宿主細胞中?；蛘撸赏ㄟ^電穿孔和 真空過濾過程將核酸序列導入到宿主細胞中?；蛘?，可使用放電裝置將外源DNA直接導入 到宿主細胞中?？梢允褂迷试S將核酸序列穩(wěn)定地包含在宿主細胞的細胞核DNA或線粒體 DNA中的任何其它合適方法?？杀O(jiān)視、感測和/或治療的狀況或成分的示例包括維生素水平/產(chǎn)量、無機物水 平/產(chǎn)量、氨基酸水平/產(chǎn)量/還原、脂肪酸水平/產(chǎn)量、激素水平/產(chǎn)量、胰島素水平/產(chǎn) 量、血紅蛋白水平/產(chǎn)量、葡萄糖水平、酒精水平、包括病毒感染和細菌感染在內(nèi)的感染、寄 生感染、遺傳障礙、癌癥(結(jié)腸癌、肝癌、骨癌、腦癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌、卵巢癌、子宮 癌、肺癌等等)、癌產(chǎn)生的諸如各種毒素等物質(zhì)、不希望的毒素的存在、異常的身體狀態(tài)、過 敏原水平(諸如昆蟲咬/叮、害蟲/蛇咬、食物過敏等等)、藥品代謝物水平、免疫反應化合 物(諸如IgG、IgM、IgA、IgD或IgE等等)水平/產(chǎn)量、黑色素水平/產(chǎn)量等等。狀況一般是活體的狀況，但還特別包括局部區(qū)域/組織中的狀況，諸如監(jiān)視、感 測、用信號表示和/或治療血液、淋巴液、消化道、糞便、肝臟、肺臟、淋巴系統(tǒng)、肌肉組織、骨 髓的各種狀況。因而，一般而言，可檢測的狀況包括生物學上必須的物質(zhì)或病原體的存在、 缺失或量(包括過高或過低)。治療可以包括輔助因子的釋放或使用。輔助因子例如可以是使活體內(nèi)的生物系統(tǒng) 能夠運作或者以更高效的方式運作的化學試劑、藥物、蛋白質(zhì)、肽。例如，輔助因子可以增加 腸粘膜中的毛細管的滲透性，以允許細菌對血糖水平進行感測，或者以可選擇的方式改變 內(nèi)臟對胰島素的吸收。通過共生試劑用可控方式對活體的狀況進行治療是與本發(fā)明相關(guān)聯(lián)的顯著優(yōu)點。 以可控方式進行治療意味著實際治療是響應于刺激或信號來提供的。例如，共生試劑可在 從活體外部的接口接收到信號時釋放用于對狀況進行治療的化合物?；蛘?，共生試劑可在 活體內(nèi)檢測到某個狀態(tài)(例如，PH超過pH閾值，葡萄糖水平超過葡萄糖水平閾值，毒素的 存在等等)時釋放用于對狀況進行治療的化合物。監(jiān)視和感測狀況包括對指示活體的狀況的物質(zhì)進行調(diào)節(jié)或檢測。感測給定狀況的 能力可以使用活體的外部刺激來激活或停用。例如，諸如光、輻射、電磁(EM)信號或無線電 波等刺激可用于誘導共生試劑對給定狀況進行感測。例如，可以實現(xiàn)諸如超聲波等EM技 術(shù)。相對于EM和/或超聲波，可以改變對準(alignment)。一般而言，蛋白質(zhì)或其它分子的 結(jié)構(gòu)和/或活動可以通過改變構(gòu)造結(jié)構(gòu)、以各種能量(例如共振等)分裂結(jié)合物等等來暫 時或永久地改變。此外，本發(fā)明可用于響應于EM和/或超聲能量的猝發(fā)來關(guān)閉和/或開啟 通路或者留下永久或半永久的刺痛(bit)。共生試劑用信號表示狀況的能力準許從活體內(nèi)通信傳送有價值的信息，通常為實 時信息。共生試劑用信號表示狀況的能力準許通信傳送否則可因為疏忽的人類觀查而缺失 的易于檢測到的指示符而不存在的信息。這樣的信息是有價值的，因為它是公正的并且免 于主觀解釋，從而減輕人類誤解身體的狀況的能力。用信號表示是單向或雙向的，因為其可 另選地或者另外地包括活體用信號表示活體外部的共生試劑的能力。用信號表示共生試劑 的能力準許共生試劑基于來自活體外部的刺激來進行諸如對狀況進行治療(諸如在診斷之后)等動作。用信號表示狀況或用信號表示共生試劑的能力可在活體外部進行控制。信號的示例包括化學信號、輻射或光信號、電磁信號、熒光、活體中可檢測到的身 體變化(顏色變化)等等?；瘜W信號可以由可檢測到的化學、肽或蛋白質(zhì)的分泌物(可檢 測到的化學或蛋白質(zhì)可以存在于血液樣本、糞便樣本等之中)來生成。信號不僅可以通信 傳送狀況的存在(諸如檢測到低葡萄糖水平或者存在癌癥產(chǎn)生的物質(zhì))，而且該信號還可 基于例如信號的強度來通信傳送狀況的具體細節(jié)(諸如具體葡萄糖水平或癌癥產(chǎn)生的物 質(zhì)的量)。同一共生試劑可產(chǎn)生指示不同狀況的不同化學信號(即，給定的共生試劑可監(jiān) 視、感測、用信號表示和/或治療不止一種狀況)?；铙w是有利于寄宿共生試劑的有機體?；铙w的主要示例是人類，但其它示例包括 諸如寵物和家畜等其它非人類哺乳動物。共生試劑可以通過口頭攝取(諸如在食物中)、直腸攝取、陰道攝取、局部或透皮 注射等等導入到活體中。給藥的模式對于本發(fā)明并不重要?？梢酝ㄟ^合適用量的諸如抗生素等消毒化合物來移除或者滅活共生試劑。消毒 化合物摧毀、滅活或者以其它方式使共生試劑留在活體中但不會有害地感染活體。消毒化 合物的示例包括化學殺菌劑、消毒劑、抗生素和化療劑。另外，可工程設(shè)計共生試劑使其在 可控條件下自毀或開始凋亡，諸如在接收到自毀信號時或者在活體中的狀況激活自毀機制 時?；铙w可包含兩個或多個具有不同功能的共生試劑。例如，共生試劑的第一群體可 檢測或感測葡萄糖水平并且在葡萄糖水平過高時分泌激活物質(zhì)。激活物質(zhì)實質(zhì)上是一種誘 導另一種共生試劑或其它細胞完成某件事情(諸如制造一種物質(zhì))的化學觸發(fā)器。對共生 試劑的第一群體所產(chǎn)生的激活物質(zhì)敏感的共生試劑的第二群體可在由該激活物質(zhì)激活時 產(chǎn)生胰島素。一旦葡萄糖水平處于正常閾值內(nèi)，則共生試劑的第一群體就停止分泌激活物 質(zhì)并且因此共生試劑的第二群體就停止產(chǎn)生胰島素。作為另一個示例，也對激活物質(zhì)(即 胰島素)敏感的共生試劑的第三群體可便于將由共生試劑的第二群體生產(chǎn)生的胰島素遞 送到血流中(例如，如果共生試劑的這三個群體位于腸道中，則第三群體可產(chǎn)生便于胰島 素從腸道遷移/移動至血流的物質(zhì))?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出便于在活體內(nèi)實現(xiàn)共生試劑的系統(tǒng)100。共生試劑102可 以提供與一個或多個特定狀況相關(guān)的實時原位感測和/或測量，其中該狀況可以與活體和 /或影響該活體的外部因素相關(guān)聯(lián)。共生試劑102可以在活體108內(nèi)或在其上，以使得可任 選地實時感測、測量和/或檢測各種狀況，以提供與之相關(guān)聯(lián)的準確且公正的數(shù)據(jù)。操作組 件106 (或者人工處理中心)可以分析由活體108內(nèi)的共生試劑102通過接口 104(下文討 論)接收到或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。操作組件106可以至少部分地基于接收到的有關(guān)與活體108的 狀況相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)來提供多個分析。在一個示例中，操作組件可以至少部分地基于由共生 試劑102收集或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來對活體108起作用。換言之，操作組件106可以提供下列操 作中的至少一項數(shù)據(jù)操縱、更新、反饋、閉環(huán)控制、狀態(tài)評估(例如，染病)、趨勢、預測、和/ 或基于共生試劑102和實時檢測的任何其它合適的數(shù)據(jù)構(gòu)型。例如，操作組件106可以操 縱與活體108相關(guān)聯(lián)的任何過程和/或應用程序，其中操縱可以至少部分地基于對由共生 試劑102收集的數(shù)據(jù)的原位實時測量。例如，操縱可以由諸如所需健康生活標準、標準人類 狀況等一個或多個目標來指導。
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可將共生試劑102放在活體內(nèi)以提供原位測量，其中操作組件106可以分析這樣 的數(shù)據(jù)來確定活體的至少一種狀況。例如，共生試劑102可以放在胃腸道、肺臟、膀胱、循環(huán) 系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)、骨髓、頭部、脂肪組織、或其它內(nèi)部器官內(nèi)。通過共生試劑102收集與活體 相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，操作組件106可以至少部分地基于由共生試劑102所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來提供診 斷、推薦、干預或其它操縱。要了解的是，活體內(nèi)的共生試劑102還可用信號表示狀況。此外，系統(tǒng)100可包括任何合適和/或必要的接口組件104(本文稱為“接口 104”)，它提供各種適配器、收集器、連接器、信道、通信路徑、接收器等來將操作組件106集 成到實際上任何操作和/或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。接口 104可以接收數(shù)據(jù)，其中收到的數(shù)據(jù)可以 與下列各項有關(guān)共生試劑102 ；活體108 ；與活體108相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)；與活體108相關(guān)聯(lián)的 系統(tǒng)；所收集的有關(guān)狀況的數(shù)據(jù)；有關(guān)活體狀況的任何合適數(shù)據(jù)等等。另外，接口組件104 可以提供各種適配器、收集器、連接器、信道、通信路徑、接收器等，它們提供與操作組件106 的交互。感測信息的結(jié)果可用于指導將來的分析和/或共生試劑操作。例如，由共生試劑 檢測到的化學變化可產(chǎn)生進一步“探查”活體中表示可引起該化學變化的相同或不同狀況 的特定物種的信號。接口 104可用于向共生試劑102發(fā)送信號。這些信號使得共生試劑102能夠用作 活動的傳感器。例如，在共生試劑的附近檢測到非人類實體。該檢測例如可通過給共生試 劑102的信號來發(fā)起。這些信號的特性可隨著時間改變并且可由操作組件106來定義。該 信號可使共生試劑動態(tài)地改變化學性質(zhì)從而尋找該非人類實體。要了解的是，系統(tǒng)100可包括多個共生試劑102并且所示系統(tǒng)100不是限制性的。 例如，系統(tǒng)100可包括具有單個接口 104的多個共生試劑102 ；具有多個接口 104的多個 共生試劑102和多個操作組件106 ；等等。換言之，系統(tǒng)100可利用任何合適數(shù)量的共生試 劑、接口和/或傳感器操作組件來在原位跟蹤、監(jiān)視、收集和/或記錄與活體108相關(guān)聯(lián)的 數(shù)據(jù)。此外，要了解的是，接口組件104和操作組件106可以是獨立的組件并且未嵌入在活 體環(huán)境中。圖2示出便于利用共生試劑檢測與活體相關(guān)聯(lián)的特性的系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括 包含通過接口 205提供與其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的共生試劑202的活體204。共生試劑202可以 測量與活體204相關(guān)聯(lián)的各種狀況，或者感測與活體204相關(guān)聯(lián)的各種狀況，以提供控制、 診斷、改進的安全性、改進的健康質(zhì)量和/或改進的操作。此外，操作組件206可以至少部 分地基于由共生試劑202收集或生成的數(shù)據(jù)來提供分析、處理等等。要了解的是，共生試劑 202、活體204、以及操作組件206可以分別與圖1的共生試劑102、活體108和操作組件106 基本相似。盡管在系統(tǒng)200中示出單個共生試劑202，但要了解和理解的是，所要求保護的 主題不限于此并且可以利用任何數(shù)量的共生試劑。多個共生試劑可通過相互或者與操作組 件交換數(shù)據(jù)和/或分析來操作。在原位收集、檢測、生成、用信號表示和/或監(jiān)視的與活體204相關(guān)的數(shù)據(jù)可由操 作組件206分析和/或處理。此外，操作組件206可至少部分地基于由活體204內(nèi)的共生 試劑202所收集、生成、檢測和/或監(jiān)視的數(shù)據(jù)來提供數(shù)據(jù)操縱。此外，耦合至操作組件206 的控制器208可使用所收集、生成、檢測和/或監(jiān)視的數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，控制器 208可以是可編程邏輯控制器(PLC)。盡管PLC可在系統(tǒng)200內(nèi)用作控制器208，但應當理 解，可結(jié)合所要求保護的主題使用任何合適的自動化控制器。例如，可在系統(tǒng)200內(nèi)使用任
9何合適的微處理器和/或微控制器來作為控制器208，包括具有合適的輸入-輸出電路的個 人計算機或單板計算機。此外，應當了解，控制器208可以包括具有能結(jié)合分析或標識活體 的狀況來使用的輸入和/或輸出的軟件組件和硬件組件。操作組件206可使用數(shù)據(jù)存儲212，其中數(shù)據(jù)存儲212可存儲與系統(tǒng)200相關(guān)的各 種數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲212可以為經(jīng)由共生試劑202在原位收集的數(shù)據(jù)、構(gòu)型、狀況、健康標準、 控制信號、系統(tǒng)響應、質(zhì)量、疾病/病情信息、簡檔、歷史數(shù)據(jù)、校準數(shù)據(jù)、安全性數(shù)據(jù)、安全 數(shù)據(jù)等等提供存儲。例如，數(shù)據(jù)存儲212可以是易失性存儲器或非易失性存儲器，或者可以 包括易失性和非易失性存儲器兩者。作為示例且非限制，非易失性存儲器可以包括只讀存 儲器(ROM)、可編程ROM(PR0M)、電可編程ROM(EPROM)、電可擦除可編程ROM(EEPROM)、或閃 存。易失性存儲器可以包括用作外部高速緩存存儲器的隨機存取存儲器(RAM)。作為示例而 非限制，RAM具有許多可用形式，諸如靜態(tài)RAM (SRAM)、動態(tài)RAM (DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、 雙倍數(shù)據(jù)率SDRAM (DDR SDRAM)、增強型SDRAM (ESDRAM)、同步鏈路DRAM(SLDRAM)、存儲器總 線直接RAM (RDRAM)、直接存儲器總線動態(tài)RAM(DRDRAM)、以及存儲器總線動態(tài)RAM (RDRAM)。 本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的數(shù)據(jù)存儲212旨在包括但不限于這些和任何其它合適類型的存儲 器。另外，要了解的是，數(shù)據(jù)存儲212可以是服務器、數(shù)據(jù)庫、硬盤驅(qū)動器等等。圖3示出便于使用與活體緊密關(guān)聯(lián)的接口來在活體內(nèi)實現(xiàn)共生試劑的系統(tǒng)300。 共生試劑302可以提供與一個或多個特定狀況相關(guān)的感測和/或測量，其中該狀況可以與 活體和/或影響該活體的外部因素相關(guān)聯(lián)。共生試劑302可以在活體308內(nèi)或在其上，使得 可任選地實時感測、測量和/或檢測各種狀況，以提供與之相關(guān)聯(lián)的準確且公正的數(shù)據(jù)。操 作組件306 (或者人工處理中心)可以分析由活體308內(nèi)的共生試劑302通過接口 304(下 文討論)接收到或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)300可以包括任何合適和/或必要的接口組件304 (在本文稱為“接口 304”)， 它提供各種適配器、收集器、連接器、信道、通信路徑、接收器、發(fā)送器等來將操作組件306 與共生試劑集成在一起并且集成到實際上任何操作和/或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。接口 304可以接 收數(shù)據(jù)，其中接收到的數(shù)據(jù)可以與下列各項有關(guān)共生試劑302 ；活體308 ；與該活體相關(guān)聯(lián) 的數(shù)據(jù)；與活體308相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)；所收集的有關(guān)活體的狀況的數(shù)據(jù)；與活體狀況有關(guān)的任 何合適數(shù)據(jù)等等。另外，接口組件304可以提供各種適配器、收集器、連接器、信道、通信路 徑、接收器、發(fā)送器等，它們提供與操作組件306的交互。盡管所示的接口 304是臂帶或手 表，但該接口可以放在活體的最適于與共生試劑302通信的活體任何位置。例如，可以將接 口 304結(jié)合到帽子、眼鏡、戒指、鞋、踝帶、腰帶、其它服飾物品中。接口 304可位于活體308 內(nèi)，諸如放置在起搏器、耳蝸植入器、人造關(guān)節(jié)/肢體等等之中。接口 304可用于向共生試劑302發(fā)送信號。這些信號使得共生試劑302能夠用作 活動的傳感器。例如，可在共生試劑的附近檢測諸如病原體等非人類實體。例如，該檢測可 以由從接口 304至共生試劑302的信號來發(fā)起。該信號可以使共生試劑動態(tài)地改變活體中 的化學性質(zhì)從而尋找非人類實體。圖4示出便于檢測活體內(nèi)的病情狀況的系統(tǒng)400。系統(tǒng)400可以包括原位共生試 劑402，它在包括共生試劑402的活體403中提供連續(xù)的感測、監(jiān)視和/或檢測。要了解的 是，共生試劑402、操作組件406、以及分析組件408基本上與前面所述的組件相似。分析組 件408可以分析由共生試劑402生成的數(shù)據(jù)以標識病情或疾病。例如，共生試劑402可以包括專用于各種不同疾病的多個不同的受體。共生試劑402通過接口 404向操作組件406 發(fā)送具有可被推斷以確定哪個受體被占據(jù)以及所結(jié)合的受體的意義的數(shù)據(jù)的信號。或者， 共生試劑402產(chǎn)生通過接口 404向操作組件406指示某個受體正在經(jīng)歷結(jié)合事件的信號化 合物。盡管接口 404被示為直接與操作組件406耦合，但接口 404可以直接與活體403耦 合，諸如保存在腕帶、踝帶、服飾物品、鞋等中的設(shè)備。分析組件408可包含分類器。分類器是將輸入屬性向量x = (xl，x2, x3, x4, xn) 映射到該輸入所屬的類的置信度的函數(shù)，即f(x)=置信度(類)。這樣的分類可以使用基 于概率和/或基于統(tǒng)計的分析，并且還可以受到對與用于預測或推斷用戶希望自動執(zhí)行的 動作的正確和不正確的分類相關(guān)聯(lián)的成本或?qū)嵱眯缘目紤]的影響。支持向量機(SVM)是可 以使用的分類器的示例。SVM通過在可能的輸入空間中找出超曲面來操作，其中該超曲面從 非觸發(fā)事件中分離出觸發(fā)準則。直觀地，這使得分類對于接近但不等同于訓練數(shù)據(jù)的測試 數(shù)據(jù)正確。其它模型分類方法包括例如樸素貝葉斯、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏 輯模型，并且可使用假定不同獨立性模式的概率分類模型。如本文使用的分類還包括用于 開發(fā)優(yōu)先級模型的統(tǒng)計回歸。圖5示出便于用共生試劑實時監(jiān)視活體的系統(tǒng)500。系統(tǒng)500可以包括可被合并 到活體503中的共生試劑502。操作組件506可以至少部分地基于所收集的實時數(shù)據(jù)來提 供數(shù)據(jù)操縱，其中這樣的操縱可以提供對活體503的狀況所進行的治療、診斷、預后、控制、 檢測。系統(tǒng)500可以包括智能試劑組件508，它可被布署在操作組件506之內(nèi)或者連接至 操作組件506的市場上可購買到的PLC、PC、SBC等之上。要了解的是，所要求保護的主題 可以包括多個共生試劑502和/或多個智能試劑組件508。而且，要理解的是，智能試劑組 件508可以是獨立的組件或者被合并到操作組件506中。智能試劑組件508可以提供整子 (honolic)系統(tǒng)能力和最終過渡給自治試劑，它可對非預期的檢測/數(shù)據(jù)作出響應，即具有 動態(tài)地對非預期的檢測/數(shù)據(jù)作出響應的能力。智能試劑組件508可以允許高度分布式診 斷以感測不利的狀況并且開出優(yōu)良對策。智能試劑組件508可以使用一套根據(jù)本發(fā)明的仿真、原型設(shè)計和/或布署工具。通 過布署智能試劑組件508，可以提供前所未有的干預以及隨之發(fā)生的總體健康好處。系統(tǒng) 500可以顯著地增強活體的質(zhì)量、健康和效能。此外，實時處理信息可以用于閉環(huán)反饋控制、 自適應處理模型開發(fā)、預兆治療、以及其它干預應用。系統(tǒng)500可以使活體能夠在病情、缺乏或疾病期間起作用。此外，智能試劑組件 508可以遵守所發(fā)布的試劑至試劑的通信協(xié)議(例如，智能物理試劑基金會(FIPA))并且連 同更全面的健康目標提供局部干預和決策制定。要理解的是，智能試劑組件508可以從一組通過事件和/或數(shù)據(jù)捕捉到的觀察結(jié) 果來推理或推斷系統(tǒng)、環(huán)境和/或用戶的狀態(tài)。例如，可以使用推理來標識特定的上下文或 動作，或者可以生成狀態(tài)的概率分布。推理可以是概率性的，即，基于對數(shù)據(jù)和事件的考慮 計算感興趣的狀態(tài)的概率分布。推理也可以指用于從一組事件和/或數(shù)據(jù)組成更高級事件 的技術(shù)。這樣的推理導致從一組觀測到的事件和/或存儲的事件數(shù)據(jù)中構(gòu)造出新事件或動 作，而無論這些事件是否在相鄰時間上相關(guān)，也無論這些事件和數(shù)據(jù)是來自一個還是多個 事件和數(shù)據(jù)源?？墒褂酶鞣N分類(顯式和/或隱式訓練的)方案和/或系統(tǒng)(例如，支持向量機、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、貝葉斯信任網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、數(shù)據(jù)融合引擎……)來執(zhí)行根據(jù) 所要求保護的主題的自動化和/或推斷的動作。圖6示出便于在活體608內(nèi)實現(xiàn)共生試劑的系統(tǒng)600，該共生試劑提供警報、數(shù)據(jù) 記錄/搜索、事件記錄、和/或查詢。系統(tǒng)600可以包括提供在活體608內(nèi)進行監(jiān)視、檢測 和/或數(shù)據(jù)收集的共生試劑602。所收集的數(shù)據(jù)可由操作組件606使用，其中該數(shù)據(jù)可被實 現(xiàn)成用于分析、計算、判斷和/或基于所收集數(shù)據(jù)的任何其它操縱。操作組件606可以使用可至少部分地基于經(jīng)由共生試劑602對健康程度進行的測 量、檢測和/或數(shù)據(jù)收集和/或歷史/標稱數(shù)據(jù)來提供與由共生試劑所生成的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián) 的警報和/或警告的警報組件610。例如，警報組件610可以在檢測或測量到特定狀況超 出特定閾值時實現(xiàn)警報或明確的警告，諸如警告燈、彈出屏幕、閃爍數(shù)據(jù)顯示項、圖形項、電 子郵件、文本、蜂窩通信、網(wǎng)站活動等等。要了解的是，可將狀態(tài)和/或警報存儲在數(shù)據(jù)存儲 614(前面描述過)、“黑箱”記錄器等等之中。另外，警報組件可以用信號表示可在將來發(fā)生 的狀況以準許在該狀況發(fā)生之前或者在引起該狀況的動作執(zhí)行之前采取動作。操作組件606還可以使用允許對系統(tǒng)600進行查詢的搜索組件612。具體地，搜索 組件612可以提供對由共生試劑602所收集或生成的任何數(shù)據(jù)、所存儲的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、 活體608的狀況、分析數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和/或有關(guān)系統(tǒng)600的任何其它數(shù)據(jù)進行查詢。例 如，搜索組件612可以用于查明有關(guān)一特定狀況的數(shù)據(jù)和在測量/檢測到該狀況時存在的 環(huán)境。要了解的是，盡管搜索組件612被示為獨立的組件，但搜索組件612可以被合并到操 作組件606中。要了解的是，各系統(tǒng)組件可以分布在各處并且遠離活體608且相互遠離，如 可通過因特網(wǎng)、以太網(wǎng)等來訪問。另外，搜索組件612還可以使用日志組件，其中日志組件可以存儲和/或跟蹤有關(guān) 系統(tǒng)600的各種數(shù)據(jù)。系統(tǒng)600可以包括分析組件616，它可以分析由共生試劑602所生成 的數(shù)據(jù)的意義并對于活體608內(nèi)檢測到的狀況開出合適對策?？墒占头治鲇晒采噭┧傻臄?shù)據(jù)，從而提供有力的信息以針對疾病、缺失、 預防等等設(shè)計出新的和替換的治療和干預。在一個實施例中，共生試劑是用表達胰島素或胰島素原的基因來轉(zhuǎn)變的益生菌。 然而，該細菌是遺傳工程設(shè)計的，使得胰島素或胰島素原的表達僅在血糖水平超過預定閾 值量時發(fā)生，諸如在超過大約6. lmmol/1 (毫摩爾/升)時發(fā)生。遺傳工程設(shè)計的共生試劑 包含用于感測葡萄糖的存在/量的葡萄糖受體。將該共生試劑給患有糖尿病(1型或2型) 的人類受治療者服用。一旦處于人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑就感測其環(huán)境，不斷地確定 血糖水平是超過還是不滿足預定閾值量。當血糖水平不滿足預定閾值量時，該共生試劑什 么也不表達。當血糖水平超過預定閾值量時，該共生試劑表達胰島素或胰島素原，直至血糖 水平不滿足預定閾值量為止。在一相關(guān)實施例中，第一共生試劑是用在血糖水平超過預定閾值量時引起信號化 合物的表達的基因來轉(zhuǎn)變的益生菌，而第二共生試劑是用在檢測到信號化合物時表達胰島 素或胰島素原的基因來轉(zhuǎn)變的益生菌。第二遺傳工程設(shè)計的共生試劑包含該信號化合物的 受體，并且在該信號化合物結(jié)合到該受體時，激活胰島素或胰島素原的表達。將這些共生試 劑給患有糖尿病的人類受治療者服用。一旦處于人類受治療者體內(nèi)，第一共生試劑就感測 它的環(huán)境，不斷地確定血糖水平是超過預定閾值量還是不滿足預定閾值量。在血糖水平不滿足預定閾值量時，第一共生試劑什么也不表達。在血糖水平超過預定閾值量時，第一共生 試劑表達信號化合物。該信號化合物的存在誘導第二共生試劑表達胰島素或胰島素原，直 至檢測不到該信號化合物為止。在另一個實施例中，共生試劑是用表達誘導其它細菌產(chǎn)生維生素B12的肽的基因 來轉(zhuǎn)變的益生菌。該細菌是遺傳工程設(shè)計的，使得該肽的表達僅在檢測不到維生素B12時 或者在維生素B12水平低于閾值量(諸如低于約0. lug/1 (微克/升))時發(fā)生。將該共生 試劑給患有維生素B12缺乏癥的人類受治療者服用。一旦處于具有潛在維生素B12缺乏癥 的人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑就感測它的環(huán)境，不斷地確定維生素B12是否存在。在檢 測到或感測到維生素B12時，該共生試劑什么也不表達。在沒有感測維生素B12時，該共生 試劑表達誘導其它細菌產(chǎn)生維生素B12的肽，直至維生素B12水平變?yōu)榭蓹z測得到為止。在又一個實施例中，共生試劑是用在檢測到血液時表達一信號化合物的基因來轉(zhuǎn) 變的嗜酸乳桿菌。選擇嗜酸乳桿菌進行轉(zhuǎn)變是因為它在結(jié)腸中自然存在。經(jīng)轉(zhuǎn)變的嗜酸乳 桿菌共生試劑包含用于檢測血紅細胞的存在的血紅蛋白受體。經(jīng)轉(zhuǎn)變的嗜酸乳桿菌共生 試劑是遺傳工程設(shè)計的，使得血紅蛋白與血紅蛋白受體的結(jié)合激活該信號化合物的表達。 一旦處于具有結(jié)腸息肉的人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑就感測它的環(huán)境，并且在檢測到 血液時生產(chǎn)信號化合物。該信號化合物能很容易地從人類受治療者排泄的糞便中檢測到。 例如使用手持檢測器通過監(jiān)視該信號化合物在糞便中的存在，實際上正在監(jiān)視結(jié)腸癌的癥 狀；即，直腸出血。由于低水平的直腸出血常常難以檢測，特別是對于具有未受訓練的眼睛 的那些人，因此該共生試劑提供了檢測結(jié)腸癌的一個替換機會。在相關(guān)實施例中，嗜酸乳桿菌可以用若干基因來轉(zhuǎn)變，這些基因各自在感測到不 同狀況(諸如血液的存在、特定毒素的存在、PH的有害增加等)時表達不同信號化合物。通 過監(jiān)視這些信號化合物在糞便中的存在，可以監(jiān)視結(jié)腸癌的癥狀(流血)以及引起病情的 細菌的危險增加的癥狀。在又一個實施例中，共生試劑是用在即使只存在或者感測到非常少量的妊娠激素 人絨毛膜促性腺激素(HCG)時表達一信號肽的基因來轉(zhuǎn)變的益生菌。該共生試劑包含用于 檢測HCG的存在的HCG受體。該共生試劑是遺傳工程設(shè)計的，使得HCG與HCG受體的結(jié)合 激活該信號肽的表達。一旦處于可能妊娠的人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑感測HCG，并且 在感測到HCG時產(chǎn)生信號肽。由于難以在妊娠早期使用非處方妊娠測試來檢測HCG，因此檢 測所表達的肽提供了妊娠的早期指示。在又一個實施例中，共生試劑是用在存在乙醇時表達一個或多個乙醇脫氫酶的基 因來轉(zhuǎn)變的益生菌。該共生試劑具有專門與乙醇結(jié)合的受體。在乙醇與乙醇受體結(jié)合時， 激活乙醇脫氫酶表達。一旦處于人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑就感測它的環(huán)境，并且在感 測到乙醇時生產(chǎn)一個或多個乙醇脫氫酶。該共生試劑隨后可以降低人類受治療者所消耗的 乙醇的毒性作用。在又一個實施例中，共生試劑是遺傳工程設(shè)計的用于在存在或者感測到甲型胎蛋 白時分泌化療化合物的肝吸蟲。該共生試劑包含用于檢測甲型胎蛋白的存在(肝腫瘤的普 遍接受的標志)的甲型胎蛋白受體。該共生試劑是遺傳工程設(shè)計的，使得甲型胎蛋白與甲 型胎蛋白受體的結(jié)合激活對有效治療肝癌的化療化合物的分泌。一旦處于人類受治療者體 內(nèi)，該共生試劑就自然遷移到肝臟，感測甲型胎蛋白，并且在感測到甲型胎蛋白時產(chǎn)生化療化合物。在又一個實施例中，共生試劑是遺傳工程設(shè)計的用于在由預定頻率的電磁波激活 時產(chǎn)生氧氣(02)的蛔蟲。一旦處于患有嚴重肺炎的人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑就自然 遷移到肺臟中。在施加預定頻率的電磁信號時，該蛔蟲共生試劑產(chǎn)生便于呼吸的氧氣。在又一個實施例中，共生試劑是遺傳工程設(shè)計的用于在處于足夠通量的電磁場中 時分泌一種減緩淋巴細胞繁殖的化合物的脊膜螺旋體屬。在免疫系統(tǒng)中的細胞不可控制地 繁殖時導致淋巴瘤。一旦處于具有淋巴瘤的人類受治療者體內(nèi)，該共生試劑就自然遷移到 淋巴系統(tǒng)。在人類受治療者之外施加電磁場時，該脊膜螺旋體屬共生試劑分泌減緩淋巴細 胞繁殖的化合物。應當了解和理解的是，在合成生物學方面的方向正在基于諸如信道、定時器、開關(guān) 等具有良好的特性設(shè)置能力的組件和配件的總量來允許系統(tǒng)的日益增加的靈活且可重用 的規(guī)范。此外，引入的生物系統(tǒng)可以使用隨時間記錄和/或記憶多個狀態(tài)的成分，如編碼在 單個和/或多個分子中。本文描述的技術(shù)、系統(tǒng)和方法還包括工程設(shè)計的群體，或者更一般地，包括不同類 型的細菌和/或寄生蟲的系統(tǒng)。這樣更大系統(tǒng)的屬性為設(shè)計者提供了感測、生產(chǎn)或干預的 更大靈活性。一般而言，共生生物的豐富控制和生成機制——以及在其中利用必要的病原 體和寄生蟲來執(zhí)行提高活體的總體健康的所需任務。如在本文所使用的，術(shù)語“組件”、“系統(tǒng)”、“接口 ”、“設(shè)備”、“生成器”、“收集器”等
等旨在表示計算機相關(guān)實體，可以是硬件、軟件(例如在執(zhí)行中)和/或固件。例如，組件 可以是在處理器上運行的進程、處理器、對象、可執(zhí)行碼、程序、函數(shù)、庫、子例程、和/或計 算機或者軟件和硬件的組合。作為說明，在服務器上運行的應用程序和服務器都可以是組 件。一個或多個組件可以駐留在一個進程內(nèi)，并且組件可以位于一個計算機上和/或分布 在兩個或多個計算機之間。此外，所要求保護的主題可以使用產(chǎn)生控制計算機以實現(xiàn)所要求保護的主題的 軟件、固件、硬件或它們的任何組合的標準編程和/或工程技術(shù)而被實現(xiàn)為方法、裝置、或 制品。如本文所使用的術(shù)語“制品”旨在涵蓋可從任何計算機可讀設(shè)備、載波或介質(zhì)訪問 的計算機程序。例如，計算機可讀介質(zhì)可包括但不限于磁存儲設(shè)備(例如，硬盤、軟盤、磁 帶……)、光盤(例如，緊致盤(⑶)、數(shù)字多功能盤(DVD)……)、智能卡、和閃存設(shè)備(例如， 卡、棒、鑰匙驅(qū)動器……)。另外，應當了解，載波可以用于攜帶計算機可讀電子數(shù)據(jù)，諸如在 發(fā)送和接收電子郵件時或者在訪問網(wǎng)絡(luò)諸如因特網(wǎng)或局域網(wǎng)(LAN)時使用的那些數(shù)據(jù)。當 然，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，可對該配置作出許多修改而不會脫離所要求保護的主題的 范圍或精神。此外，詞語“示例性”在本文用于指用作示例、實例或說明。本文描述為“示例 性”的任何方面或設(shè)計不一定要被解釋為比其它方面或設(shè)計更優(yōu)選或有利。盡管上面已經(jīng)在運行于本地計算機和/或遠程計算機上的計算機程序的計算機 可執(zhí)行指令的一般上下文中描述了所要求保護的主題，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，本 發(fā)明還可結(jié)合其它程序模塊來實現(xiàn)。一般而言，程序模塊包括執(zhí)行特定任務和/或?qū)崿F(xiàn)特 定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解到，本發(fā)明的方法可用其它計算機系統(tǒng)配置來實 踐，包括單處理器或多處理器計算機系統(tǒng)、小型計算機、大型計算機、以及個人計算機、手持式計算設(shè)備、基于微處理器和/或可編程消費電子產(chǎn)品等等，它們各自可操作上與一個或多個相關(guān)聯(lián)設(shè)備進行通信。所要求保護的主題的所示各方面還可在其中某些任務由通過通 信網(wǎng)絡(luò)鏈接的遠程處理設(shè)備執(zhí)行的分布式計算環(huán)境中實施。然而，本發(fā)明的各方面如果不 是全部則至少一些可在獨立計算機上實施。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于本地 和/或遠程存儲器存儲設(shè)備中。上面所述的內(nèi)容包括本發(fā)明的各示例。當然，不可能為了描述所要求保護的主題 而描述組件或方法的每一種想象得到的組合，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可認識到，本發(fā)明的許 多其它組合和置換是可能的。因此，所要求保護的主題旨在涵蓋所有這些落在所附權(quán)利要 求書的精神和范圍內(nèi)的改變、修改和變化。具體地，對于由上述組件、設(shè)備、電路、系統(tǒng)等執(zhí)行的各種功能，除非另外指明，否 則用于描述這些組件的術(shù)語(包括對“裝置”的引用)旨在對應于執(zhí)行所述組件的指定功 能的任何組件(例如，功能上等效)，即使這些組件在結(jié)構(gòu)上不等效于所公開的結(jié)構(gòu)，但它 們執(zhí)行在本文所示的所要求保護的主題的各示例性方面中的功能。在這點上，也將認識到， 本發(fā)明包括用于執(zhí)行所要求保護的主題的各種方法的動作和/或事件的系統(tǒng)和具有用于 執(zhí)行所要求保護的主題的各種方法的動作和/或事件的計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀 介質(zhì)。存在多種實現(xiàn)本發(fā)明的方法，例如適當?shù)腁PI、工具箱、驅(qū)動程序代碼、操作系統(tǒng)、 控件、獨立或可下載軟件對象等等，它們使得應用程序和服務能夠使用本發(fā)明的廣告技術(shù)。 所要求保護的主題從API (或其它軟件對象)的觀點以及從根據(jù)本發(fā)明的廣告技術(shù)來操作 的軟件或硬件對象的觀點構(gòu)想了用途。因而，本文所述的本發(fā)明的各種實現(xiàn)可具有完全用 硬件、部分用硬件且部分用軟件、以及用軟件實現(xiàn)的各方面。已經(jīng)參考若干組件之間的交互描述了上述系統(tǒng)?？梢岳斫?，這樣的系統(tǒng)和組件可 以包括根據(jù)上述的各種置換和組合的那些組件或指定的子組件、指定組件或子組件中的一 些、和/或附加組件。子組件也可實現(xiàn)為通信耦合至其它組件的組件而不是被包括在(分 層結(jié)構(gòu)的)父組件中。另外，應當注意，一個或多個組件可以組合成提供聚合功能的單個組 件，或者被分成若干單獨的子組件，并且可提供諸如管理層等任何一個或多個中間層來通 信耦合至這樣的子組件以便提供集成功能。本文所述的任何組件還可與未在本文明確描述 但本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一個或多個其它組件交互。另外，盡管已經(jīng)僅參考若干實現(xiàn)中的僅一個實現(xiàn)公開了本發(fā)明的一個特定特征， 但該特征可在任何給定或特定應用有需要和有利時與其它實現(xiàn)的一個或多個其它特征相 結(jié)合。此外，就術(shù)語“包括”、“含有”、“具有”、“包含”以及它們的變體和其它相似詞語在詳 細描述或者權(quán)利要求書中的使用而言，這些術(shù)語旨在以與術(shù)語“包括”作為開放的過渡詞相 似的方式為包括性的而不排除任何附加或其它元素。
權(quán)利要求
一種便于對活體的狀況進行感測、檢測或治療的系統(tǒng)，包括共生試劑(102)；便于與所述活體(108)的所述狀況相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的接收或遞送的接口組件(104)；以及分析所接收到的與所述活體的所述狀況相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)或者提供用于遞送至所述共生試劑的數(shù)據(jù)的操作組件(106)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述共生試劑包括遺傳工程設(shè)計的細菌。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述共生試劑包括遺傳工程設(shè)計的寄生蟲。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活體包括人類。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述活體包括非人類哺乳動物。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，提供用于遞送至所述共生試劑的數(shù)據(jù)包括 誘導所述共生試劑表達治療的信號。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，接收與所述活體的所述狀況相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù) 包括指示受體結(jié)合在所述共生試劑上的事件的數(shù)據(jù)。
8.一種便于檢測活體的狀況的方法，包括 將共生試劑導入到活體中；檢測來自所述共生試劑的指示所述活體的所述狀況的信號；以及 將所述信號與所述狀況相關(guān)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述信號包括由所述共生試劑產(chǎn)生的化合物。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，檢測所述信號包括將由所述活體產(chǎn)生的產(chǎn) 物與化學分析相聯(lián)系。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述共生試劑包括針對指示所述活體的所 述狀況的化合物的受體。
12.一種能以對活體的狀況進行可控治療的方法，包括 將共生試劑導入到活體中；以及以受控方式從所述共生試劑釋放治療以治療所述活體的所述狀況。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，釋放所述治療包括所述共生試劑在由光 信號激活之后產(chǎn)生化合物。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，釋放所述治療包括所述共生試劑響應于 受體結(jié)合在所述共生試劑上的事件來產(chǎn)生化合物。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，釋放所述治療包括所述共生試劑在由電 磁信號激活后產(chǎn)生化合物。
全文摘要
提供了便于使用遺傳工程設(shè)計的共生試劑對活體的狀況或需求進行感測、檢測或治療的系統(tǒng)和方法。
文檔編號A61B5/05GK101808573SQ200880109415
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者C·D·卡爾卡尼亞斯, D·E·赫克曼, E·J·霍維茨, S·巴思徹 申請人:微軟公司